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低溫截止閥
一、低溫截止閥的設(shè)計(jì)要求
根據(jù)使用條件,低溫閥的設(shè)計(jì)有下列要求:
1)閥門在低溫介質(zhì)及周圍環(huán)境溫度下應(yīng)具有長(zhǎng)時(shí)間工作的能力。
2)閥門不應(yīng)成為低溫系統(tǒng)的一個(gè)顯著熱源。這是因?yàn)闊崃康牧魅氤档蜔嵝释?,如流入過多,還會(huì)使內(nèi)部流體急速
蒸發(fā),產(chǎn)生異常升壓,造成危險(xiǎn)。
3)低溫介質(zhì)不應(yīng)對(duì)手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。
4)直接與低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。
5)在低溫下工作的閥門組合件無法潤(rùn)滑,所以需要采取結(jié)構(gòu)措施,以防止摩擦件擦傷。
二、低溫截止閥的材料選用
1、低溫閥主體材料
(1)主體材料選用應(yīng)考慮的因素
從金相考慮,金屬材料中除了具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅、鋁等以外,一般的鋼材在低溫狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)低溫脆
性,從而降低閥門的強(qiáng)度和使用壽命。選擇主體材料時(shí)首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會(huì)出現(xiàn)低溫脆性,
但因鋁及鋁合金的硬度不高,鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差,所以在低溫閥門中的使用有一定的限制,僅在低壓和小口徑
閥門中選用。
在低溫工作的材料要保證其低溫性能,主要是保證其冷沖擊強(qiáng)度。閥內(nèi)件必須通過正確選材,使其具有足夠的冷沖擊強(qiáng)
度,才能防止斷裂。C和Cr的合金鋼在低于-20℃時(shí)候很快失去抗沖擊強(qiáng)度,所以使用溫度分別限制在-30℃和-50℃。含Ni
量為3.5%的鎳鋼可以使用到-100℃,含Ni量9%的鎳鋼可以使用到-192℃。奧氏體不銹鋼、鎳、蒙乃爾合金、哈氏合金、鈦、
鋁合金及青銅可以使用到更低的溫度(-273℃)。
除此以外,低溫閥門的材料選用還應(yīng)考慮以下一些因素:
1)閥門的最低使用溫度;
2)金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學(xué)性能,特別是沖擊韌性、相對(duì)延伸率及組織穩(wěn)定性;
3)在低溫及無油潤(rùn)滑的情況下,具有良好的耐摩性;
4)具有良好的耐蝕性;
5)采用焊接連接時(shí)還需考慮材料的焊接性能。
(2)閥體、閥蓋、閥座、閥瓣(閘板)材料的選用
這些主體零部件材料的選用原則大致是:溫度高于-100℃時(shí)選用鐵素體鋼;溫度低于-100℃時(shí)選用奧氏體鋼;低壓及
小口徑閥門可選用銅和鋁等材料。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)最低使用溫度選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?/span>
(3)閥桿及緊固件的材料選用
溫度高于-100℃時(shí),閥桿和螺栓材料采用Ni、,Cr-Mo等合金鋼,經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚?,以提高抗拉?qiáng)度和防止螺紋咬傷等。
溫度低于-100℃時(shí),采用奧氏體不銹耐酸鋼制造。但18-8耐酸鋼硬度低,會(huì)造成閥桿與填料相互擦傷,致使填料處泄漏。
所以,閥桿表面必須鍍硬鉻(鍍層厚0.04-0.06mm),或進(jìn)行氮化和鍍鎳磷處理,以提高表面硬度。為防止螺母與螺栓咬
死,螺母一般采用Mo鋼或Ni鋼,同時(shí)在螺紋表面涂二硫化鉬。
2、低溫閥墊片、填料材料的選用
隨著溫度降低,氟塑料收縮量很大,會(huì)使密封性能下降,容易引起泄漏。石棉填料無法避免滲透性泄漏。橡膠對(duì)液化天
然氣有泡脹性,在低溫下不可采用。
在低溫閥門設(shè)計(jì)中,一方面由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來保證使填料處于接近環(huán)境溫度下工作,例如,采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu),使填料函離
低溫介質(zhì)盡量遠(yuǎn)些,另一方面在選擇填料時(shí)要考慮填料的低溫特性。低溫閥中一般采用浸漬聚四氟乙烯的石棉填料。
柔性石墨是新近發(fā)展起來的一種優(yōu)良的密封材料。這種材料對(duì)氣體、液體均不滲透,在厚度方向有10%-15%的彈性,
較低的緊固壓力就可達(dá)到密封。它還有自潤(rùn)滑性,用作閥門填料可以防止填料與閥桿的磨損。