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低溫閥門設(shè)計(jì)要點(diǎn)

作者(zhě):超(chāo)級管理(lǐ)員 時(shí)間(jiān):2022-03-03 10:37:39 點擊:433 次

  低溫(wēn)閥(fá)門(mén)在化(huà)肥、lng及石油(yóu)化工(gōng)等領域(yù)使用較(jiào)多,所控制的介(jiè)質除了液氮(dàn)和(hé)其他液态惰性(xìng)氣體(tǐ)外,大(dà)部分(fèn)介質(zhì)不(bú)但(dàn)易燃、易爆,而且在升(shēng)溫或者閃(shǎn)蒸(zhēng)時會發生氣(qì)化,緻(zhì)使體積(jī)急劇膨脹,容(róng)易(yì)導緻洩(xiè)漏和爆炸。行業(yè)内一般将應用(yòng)在介質溫度-40℃以下的(de)閥門稱作(zuò)低溫閥(fá),應用在介(jiè)質溫(wēn)度-101℃以下(xià)的閥門稱作超(chāo)低溫閥門。


  ◆低溫(wēn)閥門的(de)材料選(xuǎn)擇


  在(zài)低溫狀态(tài)下鋼的機(jī)械性能與(yǔ)常溫時不(bú)同,低(dī)溫用(yòng)鋼,除(chú)強度(dù)外,zui重(zhòng)要的(de)指标就是其低(dī)溫(wēn)沖擊韌性。材(cái)料的(de)低溫沖(chòng)擊韌性與材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度有關,材料的脆性轉變溫度愈(yù)低,材料的低溫(wēn)沖擊韌(rèn)性愈好(hǎo)。碳鋼(gāng)等體(tǐ)心立(lì)方晶格的金屬(shǔ)材料存在低溫(wēn)冷脆現象,而(ér)奧(ào)氏體不鏽(xiù)鋼等(děng)面心立方晶格的金(jīn)屬材(cái)料其(qí)沖擊韌性基本不受(shòu)低溫影響。


  低溫(wēn)閥門閥體(tǐ)、閥蓋等耐壓零(líng)件的材料,通常采用低溫強度(dù)好的(de)韌性(xìng)材料,同時(shí)還要考慮(lǜ)焊接性(xìng)、機加工(gōng)性能、穩定性和經濟性等因素(sù)。


  設計時(shí),zui常用的(de)是-46℃、-101℃和-196℃三(sān)個(gè)低溫(wēn)級别(bié)。-46℃低溫級一(yī)般選用低(dī)溫碳鋼(gāng),-101℃和(hé)-196℃低溫級一(yī)般選用300系列奧氏體不(bú)鏽(xiù)鋼,這(zhè)種不鏽(xiù)鋼有适(shì)中的(de)強度、較好(hǎo)的韌性(xìng)和較好(hǎo)的加工性能等(děng)。


  ◆低溫閥門(mén)的結(jié)構設計


  1)閥蓋結(jié)構設(shè)計


  低(dī)溫閥門(mén)的(de)一個zui顯注(zhù)的特(tè)點就(jiù)是其(qí)閥蓋(gài)一(yī)般(bān)為長(zhǎng)頸結構(gòu),在(zài)gb/t24925《低溫(wēn)閥門技術(shù)條件(jiàn)》中(zhōng)也有明确規(guī)定“低溫閘閥、截止閥、球閥、蝶閥(fá)的閥(fá)蓋(gài)應根據(jù)不同(tóng)的使(shǐ)用溫(wēn)度要(yào)求設(shè)計成(chéng)便于保冷(lěng)的長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構,以(yǐ)保證填(tián)料函底部的(de)溫度保持(chí)在0℃以(yǐ)上”。加長閥(fá)蓋結構的設計(jì)主要是為了使(shǐ)閥門操作手柄(bǐng)和填料函(hán)結構(gòu)遠離低溫區,既(jì)可以避免溫度(dù)太低(dī)造成操作(zuò)人員凍(dòng)傷,也可(kě)以保(bǎo)證填(tián)料函(hán)和壓套在正常(cháng)的溫(wēn)度下使用,防止填料(liào)的密(mì)封性(xìng)能(néng)降低,延(yán)長填料的(de)使用(yòng)壽命(mìng)。因為在低(dī)溫狀态下(xià)随着(zhe)溫度的降(jiàng)低,填(tián)料彈性(xìng)逐(zhú)漸消失,防漏性能随(suí)之下降,由(yóu)于介(jiè)質滲漏造成(chéng)填(tián)料與閥(fá)杆處結(jié)冰,影(yǐng)響閥杆正(zhèng)常操(cāo)作,同時也(yě)會因閥(fá)杆上下(xià)移動而将填料(liào)劃傷,引起嚴重(zhòng)洩漏(lòu)。所以低溫閥門(mén)必須采用(yòng)長頸閥蓋結構(gòu)形式(shì)。此外,長頸(jǐng)結構(gòu)還便(biàn)于纏繞保(bǎo)冷材料,防(fáng)止冷(lěng)能(néng)損(sǔn)失。由于(yú)低溫管道一(yī)般有着較(jiào)厚的(de)保冷(lěng)層厚(hòu)度,長(zhǎng)頸閥蓋便于保(bǎo)冷施工,并(bìng)使填(tián)料壓(yā)蓋(gài)處于保(bǎo)冷層(céng)外,有利于(yú)需要(yào)時随(suí)時緊(jǐn)固壓(yā)蓋螺栓或(huò)添加填料而無(wú)需損(sǔn)壞保冷層(céng)。在進行長(zhǎng)度(dù)選(xuǎn)用時除了要滿(mǎn)足bs、msssp等标(biāo)準和設(shè)計單(dān)位的特殊(shū)要求外,還需考(kǎo)慮設計保冷層(céng)厚度是否大于(yú)該長(zhǎng)度(dù),如是則(zé)應加長以(yǐ)和保(bǎo)冷厚(hòu)度匹配。


  2)滴(dī)水闆結構(gòu)設計(jì)


  由于(yú)閥(fá)門(mén)内傳遞是(shì)低(dī)溫(wēn)介質,為了(le)避免或減(jiǎn)少介質溫(wēn)度向(xiàng)閥杆(gǎn)及其上端的填充材料傳(chuán)遞,防(fáng)止這些材(cái)料因(yīn)凍結(jié)而失(shī)效,可(kě)在閥門中(zhōng)增加滴水闆結構。一(yī)些研(yán)究機構對這(zhè)種(zhǒng)帶有(yǒu)滴水闆結構的(de)閥門(mén)進(jìn)行了實(shí)驗驗證,并證(zhèng)明(míng)了帶有(yǒu)滴水闆的閥(fá)門(mén)閥蓋上端溫度較高。由(yóu)于延長閥蓋上(shàng)部的溫度較低,通常情況下閥(fá)門暴露在(zài)空氣中,空(kōng)氣中的水(shuǐ)蒸氣遇到低溫(wēn)閥蓋(gài)會液(yè)化成水珠(zhū),滴水(shuǐ)闆的直徑超過中法(fǎ)蘭直徑,可以防止低溫液化的(de)水蒸氣(qì)滴(dī)落在(zài)中法蘭螺栓上,避免螺栓鏽燭(zhú)影響在線維修(xiū)。此外,滴水闆需(xū)設置在(zài)保(bǎo)冷層(céng)外側,可以防止(zhǐ)冷凝(níng)的(de)水滴落(luò)到保(bǎo)冷層及閥體上(shàng)部(bù),保(bǎo)護保(bǎo)冷層及(jí)防止冷(lěng)量流(liú)失(shī)。


  3)洩壓部(bù)件的結構設計(jì)


  對于(yú)有密閉中(zhōng)腔(qiāng)結構(gòu)的低溫(wēn)閥門(mén),當應用在(zài)易燃、易爆且容(róng)易氣化的介質(zhì)時,對于閥門密(mì)封結(jié)構有着特(tè)殊的要求。一些(xiē)低溫介(jiè)質在汽(qì)化後(hòu)其體(tǐ)積會(huì)升高,例(lì)如,液化(huà)天然(rán)氣汽化後(hòu)的體(tǐ)積(jī)為(wéi)液(yè)态時的(de)六(liù)百(bǎi)多倍(bèi),當閥門為閉合(hé)狀态且(qiě)周圍環(huán)境溫度相對較(jiào)高時,閥(fá)體内的(de)低溫(wēn)介質(zhì)吸收環境中熱(rè)量而逐漸(jiàn)汽化,其體(tǐ)積迅速上升,導(dǎo)緻閥門内(nèi)部超(chāo)壓,甚至威脅到(dào)閥門的安(ān)全,導(dǎo)緻介質(zhì)洩(xiè)露甚(shèn)至造成(chéng)火災事(shì)故,為保證閥門(mén)和工(gōng)廠的安全性,此類閥(fá)門要求帶(dài)中腔自洩(xiè)壓結構,使(shǐ)閥門(mén)内腔壓力異常(cháng)超壓(yā)時,實(shí)現自(zì)動洩(xiè)放。如低溫閘閥(fá)、球(qiú)閥,由于(yú)閥(fá)門(mén)密封原理(lǐ)不同,在洩壓設(shè)計上,會有明顯的區别。不過不同的(de)廠家在洩(xiè)壓結構的設計上,多有自己(jǐ)不(bú)同的特(tè)點。下圖為典型的(de)閘閥洩壓(yā)孔開法。


  4)防(fáng)靜電(diàn)及防火結(jié)構設計


  由(yóu)于低(dī)溫閥門一(yī)般應(yīng)用在(zài)易燃、易爆的介(jiè)質(zhì)上,防靜電設計(jì)及防火(huǒ)設計(jì)顯得尤為重要。防靜(jìng)電設計主(zhǔ)要是以一種類(lèi)似避(bì)雷針(zhēn)的引導電(diàn)流方(fāng)式,将閥(fá)杆與(yǔ)閥(fá)體導通,從(cóng)而将(jiāng)靜電導出以消(xiāo)除安(ān)全隐(yǐn)患,保(bǎo)證整個系統的(de)供應安(ān)全。防火(huǒ)結構的(de)設(shè)計主(zhǔ)要是針對因溫(wēn)度劇烈變(biàn)化而導緻的介質洩(xiè)露問題而進行(háng)的,防火結構的(de)設計與(yǔ)普(pǔ)通閥門的設計要求類(lèi)似(sì)。


  5)閥(fá)體(tǐ)


  閥體應能(néng)充(chōng)分(fèn)承(chéng)受溫度變化(huà)而引起的膨(péng)脹、收縮。而且(qiě)閥座(zuò)部位的結構不會因(yīn)溫度變化(huà)而産(chǎn)生永久變形。


  6)閥(fá)瓣


  閘閥(fá)采用撓(náo)性閘闆或開式(shì)閘闆;截止閥的(de)平閥(fá)座及針形閥,采(cǎi)用塞(sāi)子形(xíng)的閥(fá)瓣(bàn)。這些結(jié)構形式不論溫(wēn)度如何變(biàn)化,均(jun1)能保持(chí)可(kě)靠的密封。


  7)閥杆(gǎn)


  閥杆需鍍鉻(gè)、鍍鎳磷(lín)或經氮化處理,以提(tí)高閥(fá)杆表(biǎo)面硬(yìng)度,防(fáng)止閥(fá)杆與(yǔ)填(tián)料(liào)、填料壓套(壓蓋)相互(hù)咬死,損壞(huài)密封填料(liào),造成(chéng)填料(liào)函洩漏。


  8)墊(niàn)片


  墊(niàn)片選用要考慮(lǜ)墊片材料(liào)的低(dī)溫性能,如壓縮回彈性、預緊力(lì)、緊固壓力分布(bù)以及應力(lì)松弛(chí)特性等。


  9)填(tián)料函(hán)及填(tián)料


  填料函(hán)不能與低溫段(duàn)直接接觸,而(ér)設在長(zhǎng)頸閥(fá)蓋頂(dǐng)端,使填(tián)料函處于離低溫較遠的位置,在0℃以上(shàng)的溫度環境下(xià)工作。這樣(yàng),提高(gāo)了填料函的密(mì)封效果(guǒ)。在(zài)洩漏時,或當(dāng)低溫流(liú)體直(zhí)接接(jiē)觸(chù)填(tián)料造(zào)成密封效(xiào)果下(xià)降(jiàng)時(shí),可以(yǐ)從填料函中間(jiān)加入潤滑脂形(xíng)成油封(fēng)層,降低(dī)填料(liào)函的(de)壓差(chà),作為輔助(zhù)密封(fēng)措施。填料函多(duō)采用帶有中間(jiān)金屬隔離(lí)環的二段填料結構(gòu)。但也(yě)有的采用(yòng)一般(bān)閥(fá)門填料函結構和閥杆(gǎn)能自緊的二重(zhòng)填料函結構等其他型式。


  10)上密封


  低(dī)溫(wēn)閥(fá)都設(shè)上密封座結構(gòu),上密封(fēng)面要堆(duī)焊钴鉻鎢硬質(zhì)合金,精(jīng)加工後研磨(mó)。


  11)閥座(zuò)、閥瓣(bàn)(閘闆)密封面


  低(dī)溫閥的關閉(bì)件(jiàn)采用钴鉻(gè)鎢硬質合(hé)金堆焊結(jié)構。軟密封結構由(yóu)于聚四氟乙(yǐ)烯膨脹系(xì)數大(dà),低溫變脆,所以(yǐ)僅适用于溫度(dù)高于(yú)-70℃的低溫閥(fá),但聚三氟乙烯(xī)可用(yòng)于-162℃的低溫(wēn)閥。


  12)中法蘭(lán)螺栓


  螺栓應有(yǒu)足夠(gòu)的強(qiáng)度,這是因為螺栓在反複(fú)載荷下工作,常(cháng)會因疲勞而産(chǎn)生斷裂。因(yīn)螺栓在螺(luó)紋根部易(yì)引起應力集中(zhōng),所以zui好采用全(quán)螺紋結構(gòu)的螺(luó)栓。


  河北臺升優源有限責任公司,始建于2017年,是(shì)一(yī)家集産品設計,模具開(kāi)發,鑄(zhù)造,加工(gōng),表(biǎo)面處(chù)理,檢(jiǎn)測與(yǔ)檢驗及銷(xiāo)售服(fú)務為(wéi)一體(tǐ)的企(qǐ)業。工廠(chǎng)占(zhàn)地面積5000平米,坐落于(yú)美麗(lì)的(de)渤海之(zhī)濱河北(běi)省(shěng)黃骅(huá)市經(jīng)濟(jì)技術開發區。公司地理(lǐ)位置youyue,交(jiāo)通(tōng)便利(lì)。公司經過(guò)多年(nián)的發展,先(xiān)後引(yǐn)進各(gè)種行業先進的生(shēng)産設備(bèi)和管理經驗(yàn),并(bìng)培養了數十名(míng)的研發和技術(shù)人才。


  目(mù)前(qián)公司(sī)現(xiàn)有(yǒu)員工100餘人(rén),各類技術(shù)及研(yán)發人員20餘人,公司主要産(chǎn)品為(wéi)不鏽(xiù)鋼鑄造管(guǎn)件,快接頭,球閥(fá),止回閥,精(jīng)密配(pèi)件,船用五(wǔ)金,鑄(zhù)造汽(qì)車配件等(děng)。産品材質主要為304304l316316lcf8mwcb1.4408等。公司在2020年(nián)正式通過(guò)了iso9000的(de)認證(zhèng),并在積極(jí)籌備ts16949質量(liàng)體系(xì)認證。公(gōng)司憑借(jiè)自身(shēn)良好的産(chǎn)品品質和口碑,在市場(chǎng)的(de)地位(wèi)愈發凸(tū)顯。


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