Keperluan penggunaan dan pengedap injap suhu rendah bagaimana untuk memilih bahan injap suhu rendah
2. Pengaruh suhu rendah pada prestasi pengedap injap
2.1 Pasangan pengedap bukan logam
Injap bola dan injap rama-rama yang berfungsi pada suhu bilik biasanya menggunakan pasangan pengedap bahan logam kepada bukan logam. Oleh kerana keanjalan tinggi bahan bukan logam, tekanan khusus yang diperlukan untuk pengedap adalah kecil, jadi pengedap adalah baik. Walau bagaimanapun, pada suhu rendah, kerana pekali pengembangan bahan bukan logam jauh lebih besar daripada bahan logam, pengecutan suhu rendah dan pengecutan pengedap logam, badan injap dan bahagian lain adalah jauh berbeza, yang membawa kepada pengurangan serius tekanan khusus pengedap dan hasil pengedap tidak boleh dimeterai. Kebanyakan bahan bukan logam mengeras dan menjadi rapuh pada suhu kriogenik, kehilangan keliatan, mengakibatkan aliran sejuk dan kelonggaran tekanan. Seperti getah pada suhu yang lebih rendah daripada suhu kacanya, akan kehilangan keanjalan sepenuhnya, menjadi berkaca, kehilangan kekencangannya. Selain itu, getah tidak boleh digunakan untuk injap LNG kerana ia mempunyai pengembangan gelembung dalam medium LNG. Oleh itu, pada masa ini dalam reka bentuk injap suhu rendah, suhu umum adalah lebih rendah daripada -70℃ tidak lagi menggunakan bahan tambahan pengedap bukan logam, atau bahan bukan logam melalui proses khas ke dalam jenis struktur komposit logam dan bukan logam.
Menurut rekod asing, beberapa bahan bukan logam boleh digunakan dengan baik dalam keadaan kriogenik. Pada tahun 1970-an, "slip shod", plastik baharu dari Irish Alloy Co., LTD., ialah sejenis polietilena berat molekul ultra tinggi, yang mempunyai keliatan yang baik pada -269 ° C, tidak pecah di bawah tekanan hentaman tertentu, dan mengekalkan rintangan haus yang cukup besar. Plastik Mylar yang dibangunkan di Perancis masih agak elastik pada suhu cecair hidrogen (-253 ℃). Pemegang meterai polikarbonat HT Lomanenko dari bekas Kesatuan Soviet telah diuji dalam nitrogen cecair (-196 ℃). Data menunjukkan bahawa polikarbonat mempunyai kesan pengedap yang baik pada suhu rendah.
2.2 Pasangan meterai logam
Di bawah keadaan suhu rendah, kekuatan dan kekerasan bahan logam meningkat, keplastikan dan keliatan berkurangan, menunjukkan tahap yang berbeza fenomena rapuh sejuk suhu rendah, serius menjejaskan prestasi dan keselamatan injap. Untuk mengelakkan patah rapuh tekanan rendah bahan pada suhu rendah, apabila mereka bentuk injap suhu rendah, bahan keluli tahan karat ferit biasanya digunakan apabila suhu lebih tinggi daripada -100 ℃, manakala apabila suhu lebih rendah daripada -100 ℃, injap badan, penutup injap, batang injap dan tempat duduk pengedap kebanyakannya digunakan dengan keluli tahan karat austenit padu berpusat muka, aloi tembaga dan tembaga, aloi aluminium dan aluminium, dll. Tetapi kerana kekerasan aluminium dan aloi aluminium tidak tinggi, rintangan lelasan dan rintangan lelasan permukaan pengedap adalah lemah, jadi ia jarang digunakan dalam injap suhu rendah. Secara amnya menggunakan bahan keluli tahan karat austenit, yang biasa digunakan 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L), dan lain-lain, bahan-bahan ini tidak mempunyai suhu rendah sejuk rapuh suhu kritikal, dalam keadaan suhu rendah, masih boleh mengekalkan keliatan yang tinggi.
Walau bagaimanapun, keluli tahan karat austenit sebagai bahan tambahan meterai logam injap suhu rendah juga mempunyai beberapa kelemahan. Oleh kerana kebanyakan bahan ini berada dalam keadaan metastabil pada suhu bilik, austenit dalam bahan berubah menjadi martensit apabila suhu diturunkan di bawah titik peralihan fasa (MS). Untuk kekisi padu berpusat badan bagi ketumpatan martensit adalah lebih rendah daripada kekisi padu austenit berpusat muka, dan kerana sesetengah atom karbon menyusun peraturan kedudukan kekisi padu berpusat badan, jadikan kekisi di sepanjang pertumbuhan paksi C, dengan itu peningkatan volum berubah. disebabkan oleh tekanan dalaman, membuat asalnya selepas pengisaran memenuhi keperluan pengedap permukaan kedap lengkokan ubah bentuk, mengakibatkan kegagalan meterai.
Sebagai tambahan kepada kegagalan ubah bentuk permukaan pengedap yang disebabkan oleh perubahan fasa suhu rendah, disebabkan oleh perbezaan suhu setiap bahagian atau perbezaan sifat fizikal antara bahan yang berbeza, mengakibatkan pengecutan tidak sekata, tekanan variasi suhu juga akan berlaku. Apabila tegasan berada di bawah had keanjalan bahan, herotan anjal boleh balik terhasil dalam permukaan pengedap. Apabila tekanan suhu sesuatu bahagian melebihi had hasil bahan, bahagian tersebut akan mempunyai herotan dan ubah bentuk yang tidak dapat dipulihkan, yang juga akan menyebabkan kegagalan permukaan pengedap dan menjejaskan kesan pengedap.
Memandangkan pengaruh suhu rendah pada pasangan pengedap logam, langkah-langkah yang sepadan mesti diambil untuk menjadikan ubah bentuk permukaan pengedap logam kecil atau ubah bentuk permukaan pengedap mempunyai sedikit pengaruh ke atas prestasi pengedap. Pertama, dari segi bahan, kita harus cuba memilih bahan dengan kestabilan tinggi struktur metalografi (seperti 316L tetapi dengan kos yang tinggi). Kedua, untuk badan, penutup, batang, meterai dan bahan austenit lain yang diperbuat daripada bahagian mesti diproses pada suhu rendah, supaya transformasi martensit dan ubah bentuk bahan dilakukan sepenuhnya sebelum penamat. Suhu rawatan suhu rendah harus lebih rendah daripada suhu perubahan fasa bahan (MS) dan lebih rendah daripada suhu kerja sebenar injap, dan masa rawatan hendaklah 2 ~ 4h. Jika perlu, pelbagai rawatan suhu rendah atau rawatan penuaan yang sesuai boleh dijalankan. Sebagai tambahan kepada langkah-langkah di atas, reka bentuk struktur juga harus dipertimbangkan untuk mengurangkan kesan ubah bentuk permukaan pengedap pada prestasi pengedap, seperti dalam reka bentuk injap pintu, injap bola dan injap rama-rama boleh mempertimbangkan penggunaan struktur pengedap elastik, jadi bahawa ubah bentuk suhu rendah boleh dikompensasikan sebahagiannya. Untuk injap dunia hendaklah struktur meterai kon, supaya ubah bentuk suhu rendah pada permukaan pengedap kesan kecil.
3. Pengaruh suhu rendah pada prestasi pengedap injap
3.1 Pembungkusan batang
Oleh kerana kecacatan bahan getah pada suhu rendah dan fenomena aliran sejuk yang rapuh dan serius kebanyakan bahan bukan logam, reka bentuk pengedap antara batang dan badan injap injap suhu rendah tidak boleh menggunakan bentuk cincin pengedap, boleh hanya gunakan struktur pengedap kotak pembungkusan dan struktur pengedap belos. Seal belos am digunakan dalam medium tidak membenarkan kebocoran surih dan tidak sesuai untuk majlis pembungkusan, hayat struktur satu lapisannya sangat singkat, kos struktur berbilang lapisan adalah tinggi, pemprosesan adalah sukar, jadi secara amnya tidak digunakan.
Struktur pengedap kotak pemadat mudah dibuat dan diproses, mudah diselenggara dan diganti, dan agak biasa dalam aplikasi praktikal. Walau bagaimanapun, suhu kerja umum pembungkusan tidak boleh lebih rendah daripada -40 ℃. Untuk memastikan prestasi pengedap pembungkusan, peranti kotak pembungkusan injap suhu rendah hendaklah dikendalikan di bawah keadaan hampir dengan suhu ambien. Pada suhu rendah, dengan penurunan suhu, keanjalan pengisi secara beransur-ansur hilang, dan prestasi kalis bocor berkurangan. Oleh kerana kebocoran media yang disebabkan oleh pembungkusan dan ais batang injap, akan menjejaskan operasi normal batang injap, tetapi juga disebabkan oleh pergerakan batang injap akan membungkus calar, menyebabkan kebocoran yang serius. Oleh itu, dalam keadaan biasa, pembungkusan injap suhu rendah diperlukan untuk bekerja pada suhu di atas 0 ℃, yang memerlukan reka bentuk struktur penutup injap leher panjang, supaya kotak pembungkusan jauh dari sederhana suhu rendah, dan pemilihan pembungkusan dengan ciri suhu rendah. Pengisi yang biasa digunakan ialah polytetrafluoroethylene, asbestos, tali asbestos polytetrafluoroethylene yang diresapi dan grafit fleksibel, antaranya, kerana asbestos tidak dapat mengelakkan kebocoran kebolehtelapan, pekali pengembangan linear polytetrafluoroethylene adalah sangat besar, fenomena aliran sejuk adalah serius, jadi secara amnya tidak digunakan. Grafit fleksibel adalah bahan pengedap yang sangat baik, gas, cecair tidak telap, kadar mampatan lebih besar daripada 40%, daya tahan lebih besar daripada 15%, kelonggaran tekanan kurang daripada 5%, tekanan pengikat yang lebih rendah boleh dimeteraikan. Ia juga mempunyai pelinciran sendiri, digunakan sebagai pembungkusan injap dengan berkesan boleh menghalang pembungkusan dan kehausan batang injap, prestasi pengedapnya jelas lebih baik daripada bahan asbestos tradisional, jadi ia adalah salah satu bahan pengedap yang paling baik.
Oleh kerana pengisi biasanya bahan bukan logam, pekali pengembangan linear jauh lebih besar daripada kotak pengisi logam dan batang injap. Oleh itu, apabila pembungkusan yang dipasang pada suhu bilik jatuh ke suhu tertentu, pengecutannya lebih besar daripada lubang pembungkusan dan batang injap, yang boleh menyebabkan kebocoran akibat penurunan tekanan pramuat. Dalam reka bentuk, bolt kelenjar pembungkusan boleh dipramuat dengan berbilang kumpulan gasket spring cakera, supaya daya pramuat pembungkusan pada suhu rendah boleh diberi pampasan secara berterusan untuk memastikan kesan pengedap pembungkusan.
Pembungkusan batang gabungan kebocoran rendah yang dihasilkan oleh Syarikat Garlock di Amerika Syarikat, cincin hujung diperbuat daripada akar cakera jalinan gentian karbon, cincin pengedap diperbuat daripada acuan jalur grafit tekstur berlian ketulenan tinggi, melalui struktur cawan dan kon dan pengembangan jejari ciri-ciri, supaya prestasi pengedap dipertingkatkan.
Ubah bentuk suhu rendah bahan batang juga akan menjejaskan prestasi pengedap pembungkusan. Oleh itu, sama seperti badan injap, penutup injap, bahan aksesori pengedap, batang juga mesti pemprosesan kriogenik selepas penamat, untuk membuat ubah bentuk suhu rendah adalah kecil. Di samping itu, kerana keluli tahan karat austenit yang digunakan dalam bahan batang kriogenik tidak boleh dirawat haba untuk meningkatkan kekerasan permukaan, sambungan antara batang dan pembungkus lebih cenderung untuk lebam antara satu sama lain, mengakibatkan kebocoran pada pembungkusan. Oleh itu, permukaan batang mesti disalut dengan kromium atau nitrida keras untuk meningkatkan kekerasan permukaan.
3.2 Gasket bebibir tengah
Kedua-dua pengedap bebibir tengah injap dan sambungan luar injap sambungan bebibir biasanya dalam bentuk gasket. Oleh kerana bahan gasket akan mengeras dan mengurangkan keplastikan pada suhu rendah, gasket untuk injap suhu rendah mempunyai keperluan yang lebih tinggi. Ia mesti mempunyai pengedap dan pemulihan yang boleh dipercayai pada suhu biasa, suhu rendah dan perubahan suhu. Pengaruh suhu rendah pada prestasi pengedap gasket harus dipertimbangkan secara menyeluruh.
Mengikut bentuk pengedap gasket yang biasa digunakan, panjang bolt, gasket dan ketebalan bebibir akan mengecut apabila suhu berkurangan. Untuk memastikan pengedap gasket yang boleh dipercayai pada suhu rendah, ia mesti dipenuhi
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Taip dalam
ΔH1 — Ubah bentuk tegangan pemasangan bolt, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 — Pengecutan bolt dalam julat suhu ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT — pengecutan gasket dalam zon suhu ΔT, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 — Pengecutan bebibir atas dan bawah dalam zon suhu ΔT, mm
Δ HT3 = alpha 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Pramuat bolt, N/mm
E1 — modulus keanjalan bolt, N/mm
α1, α2, α3 — ialah pekali pengembangan linear bagi bahan bolt, gasket dan bebibir, mm/m
H, H – mm
Apabila meterai gasket mencapai suhu rendah kerja yang direka bentuk dari suhu bilik, jumlah pengecutan bebibir atas dan bawah dan pengecutan gasket mestilah kurang daripada jumlah pengecutan bolt dan ubah bentuk tegangan bolt. pemasangan, untuk memastikan gasket masih mempunyai sebahagian daripada pramuat pada suhu kerja dan mengekalkan keupayaan pengedap.
Sehubungan itu, empat aspek perlu dipertimbangkan dalam reka bentuk. ① Bolt diperbuat daripada bahan dengan pekali pengembangan linear yang lebih besar, yang mempunyai pengecutan yang lebih besar pada suhu rendah. ② Bebibir diperbuat daripada bahan dengan pekali pengembangan linear yang lebih kecil untuk mengurangkan ΔHT3. ③ Kurangkan ketebalan gasket, dan gunakan bahan dengan pekali pengembangan linear kecil sebagai gasket. (4) Meningkatkan ubah bentuk tegangan bolt.
Untuk injap suhu rendah di bawah -100℃, bahan badan dan bahan bolt biasanya diperbuat daripada keluli tahan karat austenit, pekali pengembangan linear adalah sama, jadi lebih penting untuk memilih bahan gasket yang sesuai dan meningkatkan ubah bentuk tegangan bolt. Bahan gasket suhu rendah yang ideal, pada suhu bilik kekerasannya rendah, pada daya tahan suhu rendah boleh menjadi baik, pekali pengembangan linear adalah kecil dan mempunyai kekuatan mekanikal tertentu. Dalam aplikasi praktikal, gasket penggulungan yang diperbuat daripada pita keluli tahan karat yang diisi dengan asbestos atau polytetrafluorethylene atau grafit fleksibel biasanya digunakan, dan kesan pengedap gasket penggulungan yang diperbuat daripada grafit fleksibel dan keluli tahan karat adalah ideal. Bagi ubah bentuk tegangan yang meningkat pada bolt, disebabkan oleh had pramuat pemasangan bolt, margin yang meningkat tidak banyak, jadi ia boleh dipertimbangkan untuk menetapkan gasket spring cakera untuk mengimbangi.
Masa siaran: 19-Okt-2022
