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技術(shù)文章
進口超低溫閥門原理標準及選型
點擊次數(shù)：617 發(fā)布時間：2017-6-8
所謂低溫閥門，顧名思義就是適用于深冷的低溫工況中工作的閥門。在閥門行業(yè)里，趨向以-40℃的閥門都稱做低溫閥門。超低溫閥門即用于-196℃的工況，一般用于液氦、液氫、液化天然氣以及空氣分離等低溫系統(tǒng)。使用介質(zhì)為液氦、液氫、液化天然氣、液氮、液氧等低溫流體。低溫工況下，常規(guī)的金屬硬密封和非金屬軟密封都不能滿足密封的要求，為了保證低溫閥門能在低溫下安全可靠地運行，在低溫閥的設(shè)計和制造方面有一些特殊的考慮和要求。
進口超低溫閥門原理：
應用在超低溫工況下的閥門，介質(zhì)溫度很低，金屬材料會發(fā)生低溫冷脆現(xiàn)象，強度和硬度大幅提高，塑性和韌性大幅降低，這一個會直接影響閥門的性能和安全。如果采用普通的閥門，低溫會使閥門填料函里面的填料凍住，不能起到密封作用。如此說來，閥門需要加長的就是從閥蓋上密封座到填料函底部的長度了，有了充分的隔離空間和散熱距離，閥體內(nèi)的低溫介質(zhì)就不至于把填料凍死。
在超低溫的工況下，閥桿和閥體，只能采用填料函或者波紋管結(jié)構(gòu)。波紋管使用限制較多，一般采用的是填料函密封的結(jié)構(gòu)，填料函密封結(jié)構(gòu)加工簡單，維修方便，但是在<-40℃的情況下，其密封效果得不到保證，因此超低溫閥門都是使填料函盡量遠離物料，并選擇具有低溫特性的填料。
進口超低溫閥門選型：
閥體：溫度高于-100℃時可選用鐵素體不銹鋼，溫度低于-100℃時選用奧氏體不銹鋼，低壓和小口徑閥門可選用銅合金或鋁合金。
閥桿：采用奧氏體不銹耐酸鋼制造，需經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?，以提高抗拉強度，同時必須鍍硬鉻(鍍層厚度0.04~0.06mm)，或進行滲氮處理，以提高表面硬度。
墊片：使用溫度高于-196℃，低溫zui高使用壓力為3MPa時，可采用長纖維自石棉制成的石棉橡膠板；使用溫度高于-196℃，低溫zui高使用壓力為5MPa時，可采用不銹鋼帶石棉纏繞式墊片、不銹鋼帶聚四氟乙烯纏繞式墊片或不銹鋼帶膨脹石墨纏繞式墊片。
緊固件：溫度高于-100℃時，螺栓材料采用Ni、Cr-Mo等合金鋼，需經(jīng)適當?shù)臒崽幚恚苑乐孤菁y咬傷；溫度低子-100℃時，螺栓材料可采用奧氏體不銹鋼。螺母材料一般采用Mo鋼或Ni鋼，同時螺紋表而涂二硫化鑰。
超低溫閥門設(shè)計標準：
1、設(shè)計：API6D、JB/T7749
2、閥門常規(guī)檢查和試驗：按API598標準。
3、閥門低溫檢查和試驗：按JB/T7749。
4、驅(qū)動方式：手動、傘齒輪傳動及電動驅(qū)動裝置。
5、閥座形式：閥座采用焊接結(jié)構(gòu)，密封面堆焊鈷基硬質(zhì)合金，保證閥門的密封性能。
6、閘板采用彈性結(jié)構(gòu)，在進壓端設(shè)計卸壓孔。
7、單向密封的閥門閥體上標有流向標志。
8、低溫球閥、閘閥、截止閥采用長頸結(jié)構(gòu)，以保護填料。
低溫閥門的填料部位都是加高的，即閥桿加長，是指能夠在低溫工況下使用的閥門，通常把工作溫度低于-40℃的閥門稱為低溫閥門。低溫閥門是石油化工、空氣分離、天然氣等工業(yè)*的重要設(shè)備之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定著能否安全、經(jīng)濟、持續(xù)地生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，低溫閥門的用途越來越廣，需求也越來越大。
低溫閥門的一般設(shè)計要求
低溫閥門工作條件苛刻，其工作介質(zhì)大部分為易燃、易爆、滲透性強的物質(zhì)，zui低工作溫度可達-269℃，zui高使用壓力達10MPa。因此，低溫閥門的設(shè)計、制造、檢驗與通用閥門相比有很大的區(qū)別。一般，根據(jù)低溫閥門的使用工況，對設(shè)計工作提出以下幾點要求：
(1)閥門及其組合件在低溫介質(zhì)及周圍環(huán)境溫度下應具有長時間工作的能力(一般為10年或是3500~5000次循環(huán))；
(2)閥門相對于低溫介質(zhì)，不應成為一個顯著熱源，這是因為熱量的流入會降低熱效率，而且熱量流入過多，還可能使閥門內(nèi)部的低溫介質(zhì)汽化，產(chǎn)生異常升壓，造成危險；
(3)低溫介質(zhì)不應對手輪的操作性能和填料的密封性能產(chǎn)生有害影響；
(4)直接和低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件的結(jié)構(gòu)應當符合相關(guān)的防爆和防火要求；
(5)在低溫狀態(tài)下工作的閥門組合件不能潤滑，所以需要采取措施，防止摩擦部件被擦傷。
上述要求應當貫穿低溫閥門設(shè)計過程的始終，另外應當注意到上述要求是對低溫閥門*的要求，在低溫閥門的設(shè)計過程中還應當同時遵守相關(guān)的通用閥門的要求。
低溫閥門技術(shù)水平的評價指標
在低溫閥門設(shè)計過程中，除了需要考慮低溫閥門的流通能力和流道阻力等一般性要求外，還需要考慮一些其他指標，以便更好地對低溫閥門的技術(shù)水平進行評價。通常通過衡量能量消耗是否合理來對低溫閥門的技術(shù)水平進行評價，其主要評價指標有以下幾項。
1.低溫閥門的絕熱性能
可以利用閥門進入低溫介質(zhì)的熱流流量Q1與所通過的低溫介質(zhì)的質(zhì)量比來衡量低溫閥門的絕熱能力。但在介質(zhì)種類不變，僅流速發(fā)生變化時，其值就會變化，因此用這種方法作為評價低溫閥門絕熱能力的指標顯然是不合適的。可以采用指標KT作統(tǒng)一比較。
2.低溫閥門的冷卻性能
低溫閥門的冷卻性能是指低溫閥門從常溫冷卻到工作溫度的能力。這一性能可以利用閥門在上述過程中所消耗的能量，即在上述過程中閥門傳給低溫介質(zhì)的熱量Q2來衡量。對于周期性工作的低溫閥門來說冷卻性能指標有著極其重要的意義。但僅僅用Q2來衡量低溫閥門冷卻性能是不夠的。
3.低溫閥門啟閉密封件的工作性能
在低溫條件下，密封件的性能往往遭到破壞，為了實現(xiàn)可靠密封，必須采用合理的密封結(jié)構(gòu)或者加大密封比壓?？梢圆捎门c泄漏量有關(guān)的參數(shù)來衡量低溫閥門的密封能力。
4.低溫閥門表面不結(jié)冰的條件
低溫閥門工作時，其表面不應結(jié)露，更不應結(jié)冰。閥門外表面是否結(jié)冰首先取決于周圍空氣溫度和零部件表面溫度之間的差值ΔT1，其次取決于空氣的露點溫度。事實上，在全天候條件下，*消除結(jié)露是很困難的。但是如果ΔT1滿足一定條件，結(jié)冰的可能性就會大大降低，則閥門表面不結(jié)冰的條件為ΔT1≤5℃。
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