Kërkesat e përdorimit dhe vulosjes së valvulës me temperaturë të ulët si të zgjidhni materialin e valvulës me temperaturë të ulët
2. Ndikimi i temperaturës së ulët në performancën e mbylljes së valvulës
2.1 Çifte vulosëse jo metalike
Valvulat e topit dhe valvulat flutur që punojnë në temperaturën e dhomës në përgjithësi përdorin çifte vulosëse prej metali në material jometalik. Për shkak të elasticitetit të lartë të materialeve jometalike, presioni specifik i kërkuar për vulosje është i vogël, kështu që vulosja është e mirë. Megjithatë, në temperaturë të ulët, për shkak se koeficienti i zgjerimit të materialeve jometalike është shumë më i madh se ai i materialeve metalike, tkurrja e temperaturës së ulët dhe tkurrja e vulave metalike, trupave të valvulave dhe pjesëve të tjera janë shumë të ndryshme, gjë që çon në reduktim serioz i presionit specifik të vulosjes dhe rezultati i vulosjes nuk mund të vuloset. Shumica e materialeve jometalike ngurtësohen dhe bëhen të brishtë në temperaturat kriogjenike, duke humbur qëndrueshmërinë, duke rezultuar në rrjedhje të ftohtë dhe relaksim të stresit. Të tilla si goma në një temperaturë më të ulët se temperatura e saj e qelqit, do të humbasë plotësisht elasticitetin, do të bëhet i qelqtë, do të humbasë ngushtësinë e saj. Për më tepër, goma nuk mund të përdoret për valvulat LNG sepse ka zgjerim të flluskave në mjedisin LNG. Prandaj, aktualisht në hartimin e valvulave të temperaturës së ulët, temperatura e përgjithshme është më e ulët se -70℃ nuk përdorni më materiale ndihmëse jo-metalike nënshkrimin, ose materiale jo metalike përmes një procesi të veçantë në llojin e strukturës metalike dhe jo-metalike të përbërë.
Sipas të dhënave të huaja, disa materiale jo metalike mund të përdoren mirë në gjendje kriogjenike. Në vitet 1970, "slip shod", një plastikë e re nga Irish Alloy Co., LTD., ishte një lloj polietileni me peshë molekulare ultra të lartë, i cili kishte qëndrueshmëri të mirë në -269 ° C, nuk thyhej nën ndikimin e caktuar të stresit. dhe ruajti rezistencë të konsiderueshme ndaj konsumit. Plastika Mylar e zhvilluar në Francë është ende mjaft elastike në temperaturën e hidrogjenit të lëngshëm (-253℃). Mbajtësi i vulës polikarbonat i HT Lomanenko i ish-Bashkimit Sovjetik u testua në azot të lëngshëm (-196℃). Të dhënat tregojnë se polikarbonati ka një efekt të mirë mbyllës në temperaturë të ulët.
2.2 Çift vulë metalike
Në kushtet e temperaturës së ulët, forca dhe ngurtësia e materialeve metalike rritet, plasticiteti dhe qëndrueshmëria ulen, duke shfaqur shkallë të ndryshme të fenomenit të brishtë të ftohtë në temperaturë të ulët, ndikojnë seriozisht në performancën dhe sigurinë e valvulës. Për të parandaluar thyerjen e brishtë të stresit të ulët të materialeve në temperaturë të ulët, gjatë projektimit të valvulave me temperaturë të ulët, materialet prej çeliku inox ferrit përdoren në përgjithësi kur temperatura është më e lartë se -100℃, ndërsa kur temperatura është më e ulët se -100℃, valvula trupi, mbulesa e valvulës, kërcelli i valvulës dhe sedilja mbyllëse përdoren më së shumti me çelik inox austenitik me rrjetë kubike të përqendruar në fytyrë, bakër dhe aliazh bakri, alumin dhe aliazh alumini, etj. Por për shkak se ngurtësia e aluminit dhe lidhjes së aluminit nuk është e lartë, rezistenca ndaj gërryerjes dhe rezistenca ndaj gërryerjes së sipërfaqes së vulosjes është e dobët, kështu që përdoret rrallë në valvulën me temperaturë të ulët. Në përgjithësi përdorni materiale austenitike çeliku inox, të përdorura zakonisht 0Cr18Ni9, 00Cr17Ni12Mo2(304, 316L), etj., Këto materiale nuk kanë temperaturë të ulët të ftohtë të brishtë temperaturë kritike, në kushte të temperaturës së ulët, ende mund të ruajnë rezistencë të lartë.
Sidoqoftë, çeliku inox austenitik si një material ndihmës i vulës metalike të valvulave me temperaturë të ulët gjithashtu ka disa mangësi. Për shkak se shumica e këtyre materialeve janë në një gjendje metastabile në temperaturën e dhomës, austeniti në material shndërrohet në martensit kur temperatura ulet nën pikën e tranzicionit fazor (MS). Për rrjetën kubike me qendër në trup, dendësia e martensitit është më e ulët se ajo e rrjetës kubike të austenitit me qendër në fytyrë, dhe për shkak se disa atome karboni rregullojnë pozicionin e rrjetës kubike në qendër të trupit, e bëjnë rrjetën përgjatë rritjes së boshtit C, kështu rritja e vëllimit ndryshon. shkaktuar nga stresi i brendshëm, të bëjë që fillimisht pas bluarjes të përmbushë kërkesat e vulosjes së deformimit të përkuljes së sipërfaqes së mbylljes, duke rezultuar në dështimi i vulës.
Përveç dështimit të deformimit të sipërfaqes së izolimit të shkaktuar nga transformimi i fazës së temperaturës së ulët, për shkak të ndryshimit të temperaturës së secilës pjesë ose ndryshimit të vetive fizike midis materialeve të ndryshme, duke rezultuar në tkurrje të pabarabartë, do të ndodhë gjithashtu stresi i ndryshimit të temperaturës. Kur sforcimi është nën kufirin elastik të materialit, në sipërfaqen e izolimit krijohet një shtrembërim elastik i kthyeshëm. Kur stresi i temperaturës së një pjese tejkalon kufirin e rendimentit të materialit, pjesët do të kenë shtrembërim dhe deformim të pakthyeshëm, i cili gjithashtu do të shkaktojë prishjen e sipërfaqes së izolimit dhe do të ndikojë në efektin e izolimit.
Duke pasur parasysh ndikimin e temperaturës së ulët në çiftin e vulosjes së metalit, duhet të merren masat përkatëse për të bërë të vogël deformimin e sipërfaqes së vulosjes së metalit ose deformimi i sipërfaqes së vulosjes ka pak ndikim në performancën e vulosjes. Së pari, për sa i përket materialeve, duhet të përpiqemi të zgjedhim materiale me qëndrueshmëri të lartë të strukturës metalografike (si p.sh. 316L por me kosto të lartë). Së dyti, për trupin, mbulesa, kërcelli, vula dhe materialet e tjera austenitike të bëra prej pjesësh duhet të përpunohen në temperaturë të ulët, në mënyrë që transformimi dhe deformimi i martensitit të materialit të kryhet plotësisht përpara përfundimit. Temperatura e trajtimit me temperaturë të ulët duhet të jetë më e ulët se temperatura e ndryshimit të fazës së materialit (MS) dhe më e ulët se temperatura aktuale e punës e valvulës, dhe koha e trajtimit duhet të jetë 2 ~ 4 orë. Nëse është e nevojshme, mund të kryhet trajtim i shumëfishtë në temperaturë të ulët ose trajtim i përshtatshëm i plakjes. Përveç masave të mësipërme, dizajni strukturor duhet gjithashtu të merret parasysh për të reduktuar ndikimin e deformimit të sipërfaqes së vulosjes në performancën e vulosjes, të tilla si në projektimin e valvulave të portës, valvulat e topit dhe valvulat flutur mund të marrin në konsideratë përdorimin e strukturës elastike të vulosjes, kështu që se deformimi i temperaturës së ulët mund të kompensohet pjesërisht. Për valvulën e globit duhet të jetë struktura konike vulë, në mënyrë që deformimi temperaturë të ulët në sipërfaqe nënshkrimin e ndikimit të vogël.
3. Ndikimi i temperaturës së ulët në performancën e mbylljes së valvulës
3.1 Paketimi i kërcellit
Për shkak të defekteve të materialit gome në temperaturë të ulët dhe fenomenit të rrjedhjes së ftohtë të brishtë dhe serioze të ftohtë të shumicës së materialeve jometalike, modeli i vulosjes midis rrjedhës dhe trupit të valvulës së valvulës me temperaturë të ulët nuk mund të përdorë formën e unazës vulosëse, mund të përdorni vetëm strukturën e vulosjes së kutisë së paketimit dhe strukturën e mbylljes së shakullit. Vula e shakullit të përgjithshëm përdoret në medium nuk lejon rrjedhje gjurmë dhe nuk është e përshtatshme për raste paketimi, jeta e strukturës së saj me një shtresë është shumë e shkurtër, kostoja e strukturës me shumë shtresa është e lartë, përpunimi është i vështirë, kështu që në përgjithësi jo të përdorura.
Struktura mbyllëse e kutisë së mbushjes është e lehtë për t'u prodhuar dhe përpunuar, e lehtë për t'u mirëmbajtur dhe zëvendësuar dhe është mjaft e zakonshme në aplikimin praktik. Sidoqoftë, temperatura e përgjithshme e punës e paketimit nuk mund të jetë më e ulët se -40℃. Për të siguruar performancën e vulosjes së paketimit, pajisja e kutisë së paketimit të valvulës së temperaturës së ulët duhet të funksionojë në kushte të afërta me temperaturën e ambientit. Në temperaturë të ulët, me uljen e temperaturës, elasticiteti i mbushësit gradualisht zhduket, dhe performanca rezistente ndaj rrjedhjeve zvogëlohet. Për shkak të rrjedhjeve të mediave të shkaktuara nga paketimi dhe akulli i rrjedhës së valvulës, do të ndikojë në funksionimin normal të rrjedhës së valvulës, por edhe për shkak të lëvizjes së rrjedhës së valvulës do të jetë paketimi i gërvishtjeve, duke shkaktuar rrjedhje serioze. Prandaj, në rrethana normale, paketimi i valvulës me temperaturë të ulët kërkohet të punojë në një temperaturë mbi 0℃, gjë që kërkon hartimin e strukturës së mbulesës së valvulës së qafës së gjatë, në mënyrë që kutia e paketimit të largohet nga mjedisi me temperaturë të ulët dhe zgjedhjen e paketimit me karakteristika të temperaturës së ulët. Mbushësit e përdorur zakonisht janë politetrafluoroetilen, asbest, litar asbesti i ngopur me politetrafluoroetilen dhe grafit fleksibël, ndër të cilët, për shkak se asbesti nuk mund të shmangë rrjedhjen e përshkueshmërisë, koeficienti i zgjerimit linear të politetrafluoroetilenit është shumë i madh, fenomeni i rrjedhës së ftohtë është serioz, kështu që përgjithësisht nuk përdoret. Grafit fleksibël është një material vulosës i shkëlqyer, gazi, lëngu janë të papërshkueshëm, shkalla e ngjeshjes është më e madhe se 40%, elasticiteti është më i madh se 15%, relaksimi i stresit është më pak se 5%, presioni më i ulët i fiksimit mund të mbyllet. Ai gjithashtu ka vetë lubricitet, i përdorur pasi paketimi i valvulave mund të parandalojë në mënyrë efektive paketimin dhe konsumimin e trungut të valvulës, performanca e tij e vulosjes është padyshim më e mirë se materiali tradicional i asbestit, kështu që është një nga materialet më të shkëlqyera vulosëse.
Për shkak se mbushësi është përgjithësisht material jo metalik, koeficienti linear i zgjerimit është shumë më i madh se kutia e mbushësit metalik dhe trungu i valvulës. Prandaj, kur ambalazhi i montuar në temperaturën e dhomës bie në një temperaturë të caktuar, tkurrja e tij është më e madhe se ajo e vrimës së paketimit dhe e trungut të valvulës, gjë që mund të shkaktojë rrjedhje për shkak të uljes së presionit të parangarkimit. Në dizajn, buloni i gjëndrës së paketimit mund të ngarkohet paraprakisht me grupe të shumta të guarnicioneve të sustave të diskut, në mënyrë që forca e parangarkimit të paketimit në temperaturë të ulët të kompensohet vazhdimisht për të siguruar efektin e mbylljes së paketimit.
Paketimi i kombinuar i kërcellit me rrjedhje të ulët i prodhuar nga Garlock Company në Shtetet e Bashkuara, unaza fundore është bërë nga rrënja e diskut e gërshetuar me fibër karboni, unaza mbyllëse është bërë nga formimi i shiritave grafiti me teksturë diamanti të pastërtisë së lartë, përmes strukturës së kupës dhe konit dhe zgjerimit radial karakteristikat, në mënyrë që performanca e vulosjes të përmirësohet.
Deformimi i temperaturës së ulët të materialit të rrjedhjes do të ndikojë gjithashtu në performancën e vulosjes së paketimit. Prandaj, njësoj si trupi i valvulave, mbulesa e valvulave, nënshkrimi i materialeve ndihmëse, rrjedhin gjithashtu duhet të përpunohet kriogjenik pas përfundimit, në mënyrë që të bëjë deformimin e temperaturës së ulët është i vogël. Për më tepër, për shkak se çeliku inox austenitik i përdorur në materialin e kërcellit kriogjen nuk mund të trajtohet me nxehtësi për të përmirësuar ngurtësinë e sipërfaqes, bashkimi midis kërcellit dhe paketimit ka më shumë gjasa të mavijojë njëri-tjetrin, duke rezultuar në rrjedhje në paketim. Prandaj, sipërfaqja e kërcellit duhet të jetë e veshur me krom të fortë ose nitrid për të përmirësuar ngurtësinë e sipërfaqes.
3.2 Rondelë me fllanxha të mesme
Si vula e mesme e fllanxhës së valvulës, ashtu edhe lidhja e jashtme e valvulës së lidhjes së fllanxhës janë përgjithësisht në formën e guarnicioneve. Meqenëse materiali i guarnicionit do të ngurtësohet dhe do të zvogëlojë plasticitetin në temperaturë të ulët, copë litari për valvulat me temperaturë të ulët ka kërkesa më të larta. Duhet të ketë vulosje dhe rikuperim të besueshëm në temperaturë normale, temperaturë të ulët dhe ndryshime të temperaturës. Ndikimi i temperaturës së ulët në performancën e vulosjes së guarnicionit duhet të konsiderohet në mënyrë gjithëpërfshirëse.
Sipas formave të zakonshme të vulosjes së guarnicionit, gjatësia e bulonave, copë litari dhe trashësia e fllanxhave do të tkurren ndërsa temperatura ulet. Për të siguruar vulosjen e besueshme të guarnicionit në temperaturë të ulët, duhet të përmbushet
Δ HT3 Δ HT – Δ HT1 – Δ H1 Shkruani në
ΔH1 - Deformimi tërheqës i montimit të bulonave, mm
Δ H1 = 1 / E1H sigma
ΔHT1 - Tkurrja e bulonave në intervalin e temperaturës prej ΔT, mm
Δ HT1 Δ T = H alfa 1
ΔHT - tkurrja e copë litari në zonën e temperaturës ΔT, mm
Δ HT = alfa 2 Δ h T
ΔHT3 - Tkurrja e fllanxhave të sipërme dhe të poshtme në zonën e temperaturës ΔT, mm
Δ HT3 = alfa 3 Δ T1 (H – H)
σ1 — Parangarkimi i bulonave, N/mm
E1 - moduli elastik i bulonave, N/mm
α1, α2, α3 - janë koeficienti linear i zgjerimit të materialeve të bulonave, guarnicioneve dhe fllanxhave, përkatësisht, mm/m
H, H – mm
Kur vula e guarnicionit arrin temperaturën e projektuar të ulët të punës nga temperatura e dhomës, shuma e tkurrjes së fllanxhave të sipërme dhe të poshtme dhe tkurrja e copë litari duhet të jetë më e vogël se shuma e tkurrjes së bulonit dhe deformimit në tërheqje të bulonit. montim, në mënyrë që të sigurohet që copë litari të ketë ende një pjesë të parangarkesës në temperaturën e punës dhe të ruajë aftësinë e vulosjes.
Prandaj, katër aspekte duhet të merren parasysh në dizajn. ① Bulon është bërë nga materiali me koeficient më të madh të zgjerimit linear, i cili ka tkurrje më të madhe në temperaturë të ulët. ② Fllanxha është bërë nga materiali me koeficient më të vogël të zgjerimit linear për të reduktuar ΔHT3. ③ Zvogëloni trashësinë e copë litari dhe përdorni materialin me koeficient të vogël zgjerimi linear si copë litari. (4) Rritni deformimin tërheqës të bulonave.
Për valvulat me temperaturë të ulët nën -100℃, materiali i trupit dhe materiali i bulonave janë bërë përgjithësisht prej çeliku inox austenitik, koeficienti linear i zgjerimit është i njëjtë, kështu që është më e rëndësishme të zgjidhni materialin e duhur të copë litari dhe të rritni deformimin elastik të bulonave. Materiali ideal i copëzimit me temperaturë të ulët, në temperaturën e dhomës ngurtësia e tij është e ulët, në temperaturë të ulët elasticiteti mund të jetë i mirë, koeficienti linear i zgjerimit është i vogël dhe ka një forcë të caktuar mekanike. Në aplikimet praktike, zakonisht përdoren guarnicionet mbështjellëse të bëra nga shirit inoksi i mbushur me asbest ose politetrafluoretilen ose grafit fleksibël dhe efekti mbyllës i guarnicioneve mbështjellëse të bëra nga grafit fleksibël dhe çelik inox është ideal. Për sa i përket rritjes së deformimit tërheqës të bulonës, për shkak të kufirit të parangarkesës së instalimit të bulonave, diferenca e rritur nuk është shumë, kështu që mund të konsiderohet të vendoset copë litari i sustës së diskut për të kompensuar.
Koha e postimit: Tetor-19-2022
