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LNG石化低溫閥門選材分析

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種閥桿與閥蓋之間的填料磨損后出現(xiàn)泄漏時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)注脂密封，維護(hù)方便、密封性能可靠、防止閥腔出現(xiàn)異常升壓現(xiàn)象的低溫閘閥。隨著現(xiàn)代石油化工、煤化工和制冷工業(yè)的快速發(fā)展，低溫閥門的使用越來越廣泛，用量也越來越多。因此正確合理地使用低溫閥門引起人們關(guān)注。低溫閥門的使用除了一般常規(guī)閥門的使用要求之外，還有一些特殊要求需要注意。低溫閥門一般是指哪些溫度低于-29℃下工作的閥門，有的低溫閥門能在溫度降至-196℃的情況下輸送液化氣體(諸如：氮?dú)狻⒀鯕夂吞烊粴庵惖慕橘|(zhì))，還能保證正常工作。

隨著工作介質(zhì)溫度的降低，低溫閥門所使用的材料和結(jié)構(gòu)與常規(guī)通用閥門也有區(qū)別，特別是超低溫閥門(t<-100℃)，不僅選材要適當(dāng)，而且要有特殊的結(jié)構(gòu)。為了減少由外界傳向關(guān)閉件的熱流，操作部件與有絕熱裝置的閥體要移開一定的距離。所以低溫閥門的閥蓋頸部都很長(zhǎng)。超低溫閥是在從外界溫度起，直到超低溫的復(fù)雜條件下工作的。而且要不間斷地發(fā)揮其功能。關(guān)閉件的密封通?？吭诿芊馊ι闲纬杀仨毜慕佑|壓力來保證，但如果傳動(dòng)裝置的作用力是固定的，密封圈的強(qiáng)度在工作溫度范圍內(nèi)就可能不同，當(dāng)然密封圈材料的性能，特別是聚合材料的性能也就不同。因此，超低溫閥門對(duì)密封圈有嚴(yán)格的要求，通常選用硬質(zhì)合金(STL)材料較好。

LNG石化低溫閥門選材分析

超低溫閥在關(guān)閉件的開啟速度方面收到相當(dāng)?shù)南拗啤ｋm然采用了絕熱措施，在有限范圍內(nèi)還是有熱流，導(dǎo)致系統(tǒng)中的個(gè)別地方產(chǎn)生液相。因此，在閥門快速開啟時(shí)，液體可能獲得很大的速度，一旦遇到像閥門這樣的障礙或阻力就將產(chǎn)生水擊，這是在使用中要注意的。

一般用于制冷技術(shù)，介質(zhì)為氮或氟利昂的冷凍劑，過去常用鑄鐵閥門，其適用溫度為-28～150℃之間，現(xiàn)在采用較少，但閥門用鐵素體球墨鑄鐵有增長(zhǎng)趨勢(shì)。這是因?yàn)殍F素體球墨鑄鐵具有較好的沖擊韌性、耐磨性和耐腐蝕性能。

一般碳鋼(WCB)材質(zhì)的閥門，其使用溫度為-29～150℃;也有低溫碳鋼(LCB、LC1、LC2)，其使用溫度為-46～-73℃;奧氏體不銹鋼(304、316)是性能優(yōu)良的耐低溫鋼，其使用溫度為-196℃以下，有的為-254℃。

一般低溫閥門關(guān)閉件，在閥體上的選用金屬密封閥座，在閥瓣上選用氟塑料(F4)，在結(jié)構(gòu)上沒有什么特殊要求與常規(guī)通用閥門差不多。根據(jù)溫度和介質(zhì)合理選用。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括閥體、閘板、閥桿、閥蓋、手輪、密封件和安裝件，閘板采用楔形閘板，閥桿下端與閘板連接，閥桿上端穿過閥桿螺母與手輪固定連接，在閥蓋與閥桿之間安裝填料密封函，閥蓋采用加長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)；主要是填料密封函采用上填料和下填料組成雙重壓緊密封結(jié)構(gòu)，在上填料和下填料之間設(shè)置真空環(huán)，真空環(huán)內(nèi)腔連通自動(dòng)注脂裝置，上填料的上端設(shè)有填料自動(dòng)補(bǔ)償裝置；所述自動(dòng)注脂裝置由安裝在下填料和真空環(huán)之間的信號(hào)傳感器和注脂電磁閥組成，信號(hào)傳感器的控制信號(hào)串聯(lián)在注脂電磁閥的電源電路中；所述填料自動(dòng)補(bǔ)償裝置由安裝在填料壓蓋和填料壓板之間的蝶簧組成；閥體中腔與閥體進(jìn)口通道之間設(shè)有泄壓通道。

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在以上技術(shù)方案中，泄壓通道采用在楔形閘板四周端面中心制造環(huán)形凹槽和閘板上制造連通環(huán)形凹槽與閥體進(jìn)口通道的泄壓孔組成。低溫閥使用的材料種類比較多，普通材料：如碳鋼(WCB)會(huì)隨著溫度降低而變脆。選擇材料是：奧氏體不銹鋼、青銅和銅鎳合金，這些材料都不會(huì)發(fā)生脆裂現(xiàn)象，能夠保證正常使用。經(jīng)驗(yàn)表明，奧氏體不銹鋼、青銅、銅鎳合金是韌性和強(qiáng)度材料。所以一些重要部位的低溫閥，如：截止閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥等都選擇這類材料。

生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，即使是奧氏體不銹鋼、青銅和銅鎳合金，其制成品如果不經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡蜏靥幚?，?dāng)閥門在低溫運(yùn)行時(shí)，內(nèi)件會(huì)因低溫造成材料相變而變形，導(dǎo)致閥門泄漏。

低溫閥門在裝配過程中，由于法蘭連接的墊片、連接螺栓及連接件材質(zhì)不同，造成各種材料之間的收縮，不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)致泄漏。所以低溫閥門，尤其是-196℃以下使用的低溫閥門，其連接方法最好采用焊接連接

低溫閥門的填料墊片，一般多數(shù)采用F4，因其自潤(rùn)滑性好、摩擦系數(shù)小、又具有*的化學(xué)穩(wěn)定性。因此受到廣泛使用，但F4也有不足之處，一是冷流傾向大，二是線膨脹系數(shù)大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏，造成閥桿處大量結(jié)冰，從而使閥門開啟失靈。所以只在一般低溫工況下使用。如遇超低溫工況，應(yīng)選擇柔性石墨編織填料，或不銹鋼與柔性石墨纏繞墊料。有些低溫閥門在運(yùn)行中，常發(fā)現(xiàn)閥門的傳動(dòng)部位發(fā)生粘滯。咬合現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，主要原因是：配對(duì)材料選擇不合理預(yù)留冷間隙過小，以及加工精度等原因所致。在使用過程中發(fā)現(xiàn)類似問題，要及時(shí)向供貨商提出，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更換合適的軸承(軸套)材料。