1. 低溫閥門主要指用于介質(zhì)溫度-29~-196℃的閥門,常用到低溫球閥、低溫閘閥、低溫截止閥等。輸送介質(zhì)為易燃、易爆、滲透性強(qiáng)的介質(zhì),如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等物料。介質(zhì)在升溫時要氣化,氣化時體積可膨脹數(shù)百倍。
2. 低溫條件下,材料的抗拉強(qiáng)度和硬度提高,塑性和韌性降低,呈現(xiàn)低溫脆性。材質(zhì)不合格,會造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏;零部件的綜合力學(xué)性能、強(qiáng)度和剛度滿足不了使用要求甚至斷裂,導(dǎo)致介質(zhì)泄漏引起爆炸。低溫材料部件在精加工之前必須進(jìn)行深冷處理,以減小低溫閥門在低溫工況下的收縮變形。
3. 材料的選用:
a. 閥體、閥蓋、閥座、啟閉件
溫度高于-100℃選用鐵素體不銹鋼,溫度低于-100℃選用奧氏體不銹鋼。
b. 緊固件
溫度高于-100℃時,螺栓采用Ni、Cr-Mo等合金鋼,經(jīng)熱處理,以防止螺紋咬傷;溫度低于-100℃時,螺栓材料用奧氏體不銹鋼,螺母材料采用Mo鋼或Ni鋼。
c. 墊片
使用溫度高于-196℃,低溫最高使用壓力為5MPa時,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。
d. 閥桿
奧氏體不銹耐酸鋼制造,經(jīng)熱處理,以提高抗拉強(qiáng)度,鍍硬鉻(鍍層厚度0.04~0.06mm),或進(jìn)行滲氮處理,以提高表面硬度。介質(zhì)溫度的降低容易在填料函處產(chǎn)生泄漏和結(jié)冰,閥門閥蓋長頸結(jié)構(gòu),填料避開低溫區(qū),提高填料的使用性能和使用壽命,見圖4-59。
設(shè)計成加長閥蓋的原因如下:
①. 長頸閥蓋具有保護(hù)填料函的功能,因為填料函的密封性是低溫閥的關(guān)鍵之一。
②. 長頸結(jié)構(gòu)便于纏繞保冷材料,防止冷能損失,利于裝配,特別是小口徑的截止閥等低溫閥。
③. 長頸結(jié)構(gòu)便于閥門主件通過閥蓋拆開進(jìn)行快速更換。例如,配管時長頸閥蓋可以穿過“冷箱”壁伸出,更換閥門主件時,只需通過閥蓋進(jìn)行拆換,而不需拆卸閥體。閥體與管道焊接成一體,盡可能地減少冷箱的滲漏,保證閥門的密封性。
④. 如果不設(shè)計成加長閥蓋,手動操作的部位溫度很低,有一定的人員傷害危險性,如果使用電動或氣動執(zhí)行器操作閥門,也會使執(zhí)行器在低溫度環(huán)境中失效或者降低其壽命。
e. 閥體泄壓孔
當(dāng)閥芯關(guān)閉后,殘留在閥體中腔的低溫介質(zhì)從周圍環(huán)境中大量吸收熱量,迅速汽化,在閥體內(nèi)產(chǎn)生很高的壓強(qiáng)異常升壓可能將閘板緊緊地壓在閥座上,導(dǎo)致閘板卡死,使閥門不能正常工作,也可能沖壞填料和法蘭墊片,甚至引起閥體爆炸。閥門中腔的泄壓:采用泄壓孔防止異常升壓,泄壓孔開設(shè)位置視閥門結(jié)構(gòu)而定,見圖4-59(a)。
4. 低溫閥門的描述及標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)低溫閥門標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 24925《低溫閥門技術(shù)條件》。例如某DN300低溫閘閥選用描述如下:閥體材料選用A351-CF8,TRIM(內(nèi)件)10-316。壓力等級選用Class150。端部用RF(突面)法蘭式的。制作類型BB(螺栓連接型閥帽),OS&Y(外螺紋閥桿及閥軛)EX(加長閥桿)/FWDG(彈性閘板),Gear(齒輪)-196℃RELIEF HOLE(泄壓孔),閥門標(biāo)準(zhǔn)采用API 600。