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LNG石化低温阀门选材分析

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详细介绍

LNG石化低温阀门选材分析

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种阀杆与阀盖之间的填料磨损后出现泄漏时,可进行自动注脂密封,维护方便、密封性能可靠、防止阀腔出现异常升压现象的低温闸阀。随着现代石油化工、煤化工和制冷工业的快速发展,低温阀门的使用越来越广泛,用量也越来越多。因此正确合理地使用低温阀门引起人们关注。低温阀门的使用除了一般常规阀门的使用要求之外,还有一些特殊要求需要注意。低温阀门一般是指哪些温度低于-29℃下工作的阀门,有的低温阀门能在温度降至-196℃的情况下输送液化气体(诸如:氮气、氧气和天然气之类的介质),还能保证正常工作。


随着工作介质温度的降低,低温阀门所使用的材料和结构与常规通用阀门也有区别,特别是超低温阀门(t<-100℃),不仅选材要适当,而且要有特殊的结构。为了减少由外界传向关闭件的热流,操作部件与有绝热装置的阀体要移开一定的距离。所以低温阀门的阀盖颈部都很长。超低温阀是在从外界温度起,直到超低温的复杂条件下工作的。而且要不间断地发挥其功能。关闭件的密封通常靠在密封圈上形成必须的接触压力来保证,但如果传动装置的作用力是固定的,密封圈的强度在工作温度范围内就可能不同,当然密封圈材料的性能,特别是聚合材料的性能也就不同。因此,超低温阀门对密封圈有严格的要求,通常选用硬质合金(STL)材料较好。


LNG石化低温阀门选材分析

超低温阀在关闭件的开启速度方面收到相当的限制。虽然采用了绝热措施,在有限范围内还是有热流,导致系统中的个别地方产生液相。因此,在阀门快速开启时,液体可能获得很大的速度,一旦遇到像阀门这样的障碍或阻力就将产生水击,这是在使用中要注意的。

一般用于制冷技术,介质为氮或氟利昂的冷冻剂,过去常用铸铁阀门,其适用温度为-28~150℃之间,现在采用较少,但阀门用铁素体球墨铸铁有增长趋势。这是因为铁素体球墨铸铁具有较好的冲击韧性、耐磨性和耐腐蚀性能。

一般碳钢(WCB)材质的阀门,其使用温度为-29~150℃;也有低温碳钢(LCB、LC1、LC2),其使用温度为-46~-73℃;奥氏体不锈钢(304、316)是性能优良的耐低温钢,其使用温度为-196℃以下,有的为-254℃。

一般低温阀门关闭件,在阀体上的选用金属密封阀座,在阀瓣上选用氟塑料(F4),在结构上没有什么特殊要求与常规通用阀门差不多。根据温度和介质合理选用。


本实用新型的技术方案包括阀体、闸板、阀杆、阀盖、手轮、密封件和安装件,闸板采用楔形闸板,阀杆下端与闸板连接,阀杆上端穿过阀杆螺母与手轮固定连接,在阀盖与阀杆之间安装填料密封函,阀盖采用加长颈结构;主要是填料密封函采用上填料和下填料组成双重压紧密封结构,在上填料和下填料之间设置真空环,真空环内腔连通自动注脂装置,上填料的上端设有填料自动补偿装置;所述自动注脂装置由安装在下填料和真空环之间的信号传感器和注脂电磁阀组成,信号传感器的控制信号串联在注脂电磁阀的电源电路中;所述填料自动补偿装置由安装在填料压盖和填料压板之间的蝶簧组成;阀体中腔与阀体进口通道之间设有泄压通道。


LNG石化低温阀门选材分析

在以上技术方案中,泄压通道采用在楔形闸板四周端面中心制造环形凹槽和闸板上制造连通环形凹槽与阀体进口通道的泄压孔组成。低温阀使用的材料种类比较多,普通材料:如碳钢(WCB)会随着温度降低而变脆。选择材料是:奥氏体不锈钢、青铜和铜镍合金,这些材料都不会发生脆裂现象,能够保证正常使用。经验表明,奥氏体不锈钢、青铜、铜镍合金是韧性和强度材料。所以一些重要部位的低温阀,如:截止阀、安全阀、调节阀、止回阀等都选择这类材料。

生产经验告诉我们,即使是奥氏体不锈钢、青铜和铜镍合金,其制成品如果不经过适当的低温处理,当阀门在低温运行时,内件会因低温造成材料相变而变形,导致阀门泄漏。

低温阀门在装配过程中,由于法兰连接的垫片、连接螺栓及连接件材质不同,造成各种材料之间的收缩,不同步产生松弛而导致泄漏。所以低温阀门,尤其是-196℃以下使用的低温阀门,其连接方法最好采用焊接连接

低温阀门的填料垫片,一般多数采用F4,因其自润滑性好、摩擦系数小、又具有独特的化学稳定性。因此受到广泛使用,但F4也有不足之处,一是冷流倾向大,二是线膨胀系数大,在低温下产生冷缩导致渗漏,造成阀杆处大量结冰,从而使阀门开启失灵。所以只在一般低温工况下使用。如遇超低温工况,应选择柔性石墨编织填料,或不锈钢与柔性石墨缠绕垫料。有些低温阀门在运行中,常发现阀门的传动部位发生粘滞。咬合现象时有发生,主要原因是:配对材料选择不合理预留冷间隙过小,以及加工精度等原因所致。在使用过程中发现类似问题,要及时向供货商提出,改进结构设计更换合适的轴承(轴套)材料。

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