Zemas temperatūras vārsta lietošanas un blīvēšanas prasības, kā izvēlēties zemas temperatūras vārsta materiālu

Zemas temperatūras vārsta lietošanas un blīvēšanas prasības, kā izvēlēties zemas temperatūras vārsta materiālu

2. Zemas temperatūras ietekme uz vārsta blīvējuma veiktspēju
2.1 Nemetāla blīvējuma pāri
Lodveida vārsti un droseļvārsti, kas darbojas istabas temperatūrā, parasti izmanto metāla un nemetāla materiālu blīvējumu pārus. Pateicoties nemetālisku materiālu augstajai elastībai, blīvēšanai nepieciešamais īpatnējais spiediens ir mazs, tāpēc blīvējums ir labs. Tomēr zemā temperatūrā, jo nemetālisku materiālu izplešanās koeficients ir daudz lielāks nekā metāla materiāliem, zemās temperatūras saraušanās un metāla blīvējumu, vārstu korpusu un citu detaļu saraušanās ir daudz atšķirīga, kas noved pie nopietns blīvējuma īpatnējā spiediena samazinājums un blīvēšanas rezultāts nevar tikt noslēgts. Lielākā daļa nemetālisko materiālu sastingst un kļūst trausli kriogēnās temperatūrās, zaudējot stingrību, kā rezultātā rodas auksta plūsma un stresa relaksācija. Piemēram, gumija temperatūrā, kas ir zemāka par stikla temperatūru, pilnībā zaudēs elastību, kļūs stiklveida, zaudēs hermētiskumu. Turklāt gumiju nevar izmantot SDG vārstiem, jo ​​tai ir burbuļu izplešanās SDG vidē. Tāpēc pašlaik zemas temperatūras vārsta projektēšanā vispārējā temperatūra ir zemāka par -70 ℃, vairs neizmanto nemetāliskus blīvēšanas palīgmateriālus vai nemetāliskus materiālus, izmantojot īpašu procesu metāla un nemetāla kompozītmateriālu konstrukciju veidā.
Saskaņā ar ārvalstu ierakstiem dažus nemetāliskus materiālus var labi izmantot kriogēnā stāvoklī. 70. gados “slip shod”, jauna plastmasa no Irish Alloy Co., LTD., bija sava veida īpaši augstas molekulmasas polietilēns, kam bija laba stingrība -269 °C temperatūrā, un tas nesaplīsa noteikta trieciena spriedzes ietekmē, un saglabāja ievērojamu nodilumizturību. Francijā izstrādātā Mylar plastmasa joprojām ir diezgan elastīga šķidrā ūdeņraža temperatūrā (-253 ℃). Bijušās Padomju Savienības HT Lomaņenko polikarbonāta blīvējuma turētājs tika pārbaudīts šķidrā slāpeklī (-196℃). Dati liecina, ka polikarbonātam ir laba blīvējuma iedarbība zemā temperatūrā.
2.2 Metāla blīvējuma pāris
Zemas temperatūras apstākļos palielinās metāla materiālu stiprība un cietība, samazinās plastiskums un stingrība, kas liecina par dažādu zemas temperatūras aukstuma trauslumu, nopietni ietekmē vārsta veiktspēju un drošību. Lai novērstu zemas temperatūras materiālu trauslumu zemā temperatūrā, projektējot zemas temperatūras vārstus, ferīta nerūsējošā tērauda materiālus parasti izmanto, ja temperatūra ir augstāka par -100 ℃, savukārt, ja temperatūra ir zemāka par -100 ℃, vārsts. korpuss, vārsta vāks, vārsta kāts un blīvējuma ligzda galvenokārt tiek izmantoti ar seju centrētu kubiskā režģa austenīta nerūsējošā tērauda, ​​vara un vara sakausējuma, alumīnija un alumīnija sakausējums utt. Bet tā kā alumīnija un alumīnija sakausējuma cietība nav augsta, blīvējuma virsmas nodilumizturība un nodilumizturība ir slikta, tāpēc to reti izmanto zemas temperatūras vārstā. Parasti izmantojiet austenīta nerūsējošā tērauda materiālus, ko parasti izmanto 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L) utt., Šiem materiāliem nav zemas temperatūras aukstas trauslas kritiskās temperatūras, zemas temperatūras apstākļos joprojām var saglabāt augstu izturību.
Tomēr austenīta nerūsējošajam tēraudam kā zemas temperatūras vārsta blīvējuma palīgmateriālam ir arī daži trūkumi. Tā kā lielākā daļa šo materiālu istabas temperatūrā atrodas metastabilā stāvoklī, austenīts materiālā pārvēršas par martensītu, kad temperatūra tiek pazemināta zem fāzes pārejas punkta (MS). Martensīta kubiskajam režģim, kas centrēts uz ķermeni, blīvums ir mazāks nekā austenīta kubiskā režģa blīvums, kas centrēts uz virsmu, un, tā kā daži oglekļa atomi organizē ķermeņa centrā centrētu kubisko režģu stāvokļa regulēšanu, režģis pa C asi aug, līdz ar to mainās tilpuma pieaugums. ko izraisa iekšējais spriegums, kas sākotnēji pēc slīpēšanas atbilst blīvējuma prasībām attiecībā uz blīvējuma virsmas izliekuma deformāciju, kā rezultātā rodas blīvējuma atteice.
Papildus blīvējuma virsmas deformācijas kļūmei, ko izraisa zemas temperatūras fāzes transformācija, katras daļas temperatūras starpības vai dažādu materiālu fizikālo īpašību atšķirību dēļ, kā rezultātā radīsies nevienmērīga saraušanās, radīsies arī temperatūras izmaiņu spriegums. Kad spriegums ir zem materiāla elastības robežas, blīvējuma virsmā tiek radīts atgriezenisks elastīgs kropļojums. Kad daļas temperatūras spriegums pārsniedz materiāla tecēšanas robežu, daļām būs neatgriezeniski kropļojumi un deformācijas, kas arī izraisīs blīvējuma virsmas bojājumus un ietekmēs blīvējuma efektu.
Ņemot vērā zemās temperatūras ietekmi uz metāla blīvējuma pāri, ir jāveic atbilstoši pasākumi, lai metāla blīvējuma virsmas deformācija būtu neliela vai blīvējuma virsmas deformācijai būtu maza ietekme uz blīvējuma veiktspēju. Pirmkārt, attiecībā uz materiāliem jācenšas izvēlēties materiālus ar augstu metalogrāfiskās struktūras stabilitāti (piemēram, 316L, bet ar augstām izmaksām). Otrkārt, korpusam vāks, kāts, blīvējums un citi austenīta materiāli, kas izgatavoti no detaļām, jāapstrādā zemā temperatūrā, lai martensīta transformācija un materiāla deformācija būtu pilnībā veikta pirms apdares. Zemas temperatūras apstrādes temperatūrai jābūt zemākai par materiāla fāzes maiņas temperatūru (MS) un zemākai par vārsta faktisko darba temperatūru, un apstrādes laikam jābūt 2 ~ 4h. Ja nepieciešams, var veikt vairākas zemas temperatūras apstrādi vai atbilstošu novecošanas apstrādi. Papildus iepriekšminētajiem pasākumiem ir jāņem vērā arī konstrukcijas dizains, lai samazinātu blīvējuma virsmas deformācijas ietekmi uz blīvējuma veiktspēju, piemēram, aizbīdņu vārstu, lodveida vārstu un droseļvārstu projektēšanā var apsvērt elastīgas blīvējuma konstrukcijas izmantošanu, tāpēc ka zemas temperatūras deformāciju var daļēji kompensēt. Globālajam vārstam jābūt koniskam blīvējuma struktūrai, lai zemas temperatūras deformācija uz blīvējuma virsmas radītu nelielu triecienu.
3. Zemas temperatūras ietekme uz vārsta blīvējuma veiktspēju
3.1. Kāta blīvējums
Sakarā ar gumijas materiāla defektiem zemā temperatūrā un aukstās trauslās un nopietnās aukstās plūsmas fenomenu vairumam nemetālisko materiālu, zemas temperatūras vārsta kāta un vārsta korpusa blīvējuma konstrukcija nevar izmantot blīvgredzena formu, var izmantojiet tikai iepakojuma kastes blīvējuma konstrukciju un silfonu blīvējuma konstrukciju. Vidējā vidē tiek izmantots vispārējs silfona blīvējums, kas nepieļauj pēdu noplūdi un nav piemērots iepakošanai, tā viena slāņa struktūras kalpošanas laiks ir ļoti īss, daudzslāņu struktūras izmaksas ir augstas, apstrāde ir sarežģīta, tāpēc parasti nav lietots.
Blīvēšanas kārbas blīvējuma struktūru ir viegli ražot un apstrādāt, viegli uzturēt un nomainīt, un tā ir diezgan izplatīta praktiskā pielietojumā. Tomēr iepakojuma vispārējā darba temperatūra nedrīkst būt zemāka par -40 ℃. Lai nodrošinātu iepakojuma blīvēšanas veiktspēju, zemas temperatūras vārsta blīvēšanas kastes ierīce jādarbina apstākļos, kas ir tuvu apkārtējās vides temperatūrai. Zemā temperatūrā, pazeminoties temperatūrai, pildvielas elastība pakāpeniski zūd, un hermētiskuma veiktspēja samazinās. Sakarā ar barotnes noplūdi, ko izraisa blīvējums un vārsta kāta ledus, tas ietekmēs vārsta kāta normālu darbību, bet arī vārsta kāta kustības dēļ būs blīvējuma skrāpējumi, izraisot nopietnu noplūdi. Tāpēc normālos apstākļos zemas temperatūras vārsta blīvējumam ir jādarbojas temperatūrā virs 0 ℃, kas prasa garā kakla vārsta vāka konstrukcijas dizainu tā, lai blīvējuma kārba būtu prom no zemas temperatūras vides, un iepakojuma izvēle. ar zemas temperatūras īpašībām. Parasti izmantotās pildvielas ir politetrafluoretilēns, azbests, impregnēta politetrafluoretilēna azbesta virve un elastīgs grafīts, starp kuriem, tā kā azbests nevar izvairīties no caurlaidības noplūdes, politetrafluoretilēna lineārās izplešanās koeficients ir ļoti liels, aukstās plūsmas parādība ir nopietna, tāpēc to parasti neizmanto. Elastīgais grafīts ir lielisks blīvējuma materiāls, gāze, šķidrumi ir necaurlaidīgi, saspiešanas pakāpe ir lielāka par 40%, elastība ir lielāka par 15%, sprieguma relaksācija ir mazāka par 5%, zemāku stiprinājuma spiedienu var noslēgt. Tam ir arī pašeļļošanās, ko izmanto kā vārstu blīvējumu, kas var efektīvi novērst blīvējuma un vārsta kāta nodilumu, tā blīvējuma veiktspēja acīmredzami ir labāka nekā tradicionālajam azbesta materiālam, tāpēc tas ir viens no izcilākajiem blīvējuma materiāliem.
Tā kā pildviela parasti ir nemetāla materiāls, lineārās izplešanās koeficients ir daudz lielāks nekā metāla pildījuma kārbai un vārsta kātam. Tāpēc, istabas temperatūrā samontētajam blīvējumam nokrītot līdz noteiktai temperatūrai, tā saraušanās ir lielāka nekā blīvējuma caurumam un vārsta kātam, kas var izraisīt noplūdi priekšslodzes spiediena samazināšanās dēļ. Konstrukcijā blīvējuma blīvējuma skrūvi var iepriekš noslogot ar vairākām disku atsperu starpliku grupām, lai blīvējuma priekšslodzes spēku zemā temperatūrā varētu nepārtraukti kompensēt, lai nodrošinātu blīvējuma blīvējumu.
Zemas noplūdes kombinētais kāta blīvējums, ko ražo Garlock Company Amerikas Savienotajās Valstīs, gala gredzens ir izgatavots no oglekļa šķiedras pītas diska saknes, blīvgredzens ir izgatavots no augstas tīrības pakāpes dimanta tekstūras grafīta sloksnes, caur kausa un konusa struktūru un radiālo izplešanos. īpašības, lai uzlabotu blīvējuma veiktspēju.
Kāta materiāla zemās temperatūras deformācija ietekmēs arī iepakojuma blīvēšanas veiktspēju. Tāpēc, tāpat kā vārsta korpusam, vārsta vākam, blīvējuma piederumu materiāliem, arī kātam pēc apdares jābūt kriogēnai apstrādei, lai zemas temperatūras deformācija būtu neliela. Turklāt, tā kā kriogēnajā kāta materiālā izmantoto austenīta nerūsējošo tēraudu nevar termiski apstrādāt, lai uzlabotu virsmas cietību, ir lielāka iespēja, ka savienojums starp kātu un blīvi viens otru sasitīs, izraisot blīvējuma noplūdi. Tāpēc stublāja virsma jāpārklāj ar cieto hromu vai nitrīdu, lai uzlabotu virsmas cietību.
3.2 Vidējā atloka blīve
Gan vārsta vidējā atloka blīvējums, gan atloka savienojuma vārsta ārējais savienojums parasti ir blīvju veidā. Tā kā starplikas materiāls zemā temperatūrā sacietēs un samazinās plastiskumu, zemas temperatūras vārstu blīvei ir augstākas prasības. Tam jābūt drošam blīvējumam un reģenerācijai pie normālas temperatūras, zemas temperatūras un temperatūras izmaiņām. Visaptveroši jāapsver zemas temperatūras ietekme uz blīves blīvējuma veiktspēju.
Saskaņā ar parasti izmantotajām starpliku blīvējuma formām, temperatūrai pazeminoties, skrūves garums, starplikas un atloka biezums samazināsies. Lai zemā temperatūrā nodrošinātu uzticamu blīvējuma blīvējumu, tas ir jāievēro
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Ierakstiet
ΔH1 — skrūvju bloka stiepes deformācija, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 — skrūvju saraušanās temperatūras diapazonā ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — blīves saraušanās ΔT temperatūras zonā, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — augšējo un apakšējo atloku saraušanās ΔT temperatūras zonā, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — skrūvju priekšslodze, N/mm
E1 — skrūves elastības modulis, N/mm
α1, α2, α3 — ir attiecīgi skrūvju, blīves un atloka materiālu lineārais izplešanās koeficients, mm/m
H, H – mm
Kad blīves blīve sasniedz paredzēto darba zemo temperatūru no istabas temperatūras, augšējo un apakšējo atloku saraušanās summai un blīves saraušanās summai jābūt mazākai par skrūves saraušanās un skrūves stiepes deformācijas summu. montāža, lai nodrošinātu, ka starplikai joprojām ir daļa no priekšslodzes darba temperatūrā, un saglabātu blīvēšanas spēju.
Attiecīgi projektēšanā jāņem vērā četri aspekti. ① Skrūve ir izgatavota no materiāla ar lielāku lineārās izplešanās koeficientu, kam ir lielāka saraušanās zemā temperatūrā. ② Atloks ir izgatavots no materiāla ar mazāku lineārās izplešanās koeficientu, lai samazinātu ΔHT3. ③ Samaziniet blīves biezumu un kā blīvi izmantojiet materiālu ar nelielu lineārās izplešanās koeficientu. (4) Palieliniet skrūvju stiepes deformāciju.
Zemas temperatūras vārstiem zem -100 ℃ korpusa materiāls un skrūvju materiāls parasti ir izgatavots no austenīta nerūsējošā tērauda, ​​lineārās izplešanās koeficients ir vienāds, tāpēc svarīgāk ir izvēlēties piemērotu blīves materiālu un palielināt skrūvju stiepes deformāciju. Ideāls zemas temperatūras blīves materiāls, istabas temperatūrā tā cietība ir zema, zemā temperatūrā elastība var būt laba, lineārās izplešanās koeficients ir mazs un tam ir noteikta mehāniskā izturība. Praktiskā pielietojumā parasti tiek izmantotas tinumu blīves, kas izgatavotas no nerūsējošā tērauda lentes, kas pildītas ar azbestu vai politetrafluoretilēnu vai elastīgu grafītu, un no elastīga grafīta un nerūsējošā tērauda izgatavoto tinumu blīvju blīvējuma efekts ir ideāls. Kas attiecas uz palielināto skrūves stiepes deformāciju, tad, ņemot vērā skrūvju uzstādīšanas priekšslodzes ierobežojumu, palielinātā rezerve nav liela, tāpēc var apsvērt diska atsperes blīves iestatīšanu, lai to kompensētu.