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低温阀门的设计要求及材料选用   发布时间:12-11-21

一、低温阀门的设计要求

根据使用条件,低温阀的设计有下列要求:1)阀门在低温介质及周围环境温度下应具有长时间工作的能力。2)阀门不应成为低温系统的一个显著热源。这是因为热量的流入除降低热效率外,如流入过多,还会使内部流体急速蒸发,产生异常升压,造成危险。3)低温介质不应对手轮操作及填料密封性能产生有害的影响。4)直接与低温介质接触的阀门组合件应具有防爆和防火结构。5)在低温下工作的阀门组合件无法润滑,所以需要采取结构措施,以防止摩擦件擦伤。

二、低温阀门的材料选用

1、低温阀主体材料

(1)主体材料选用应考虑的因素从金相考虑,金属材料中除了具有面心立方晶格的奥氏体钢、铜、铝等以外,一般的钢材在低温状态下会出现低温脆性,从而降低阀门的强度和使用寿命。选择主体材料时首先要选用适合于低温下工作的材料。铝在低温下不会出现低温脆性,但因铝及铝合金的硬度不高,铝密封面的耐磨、耐擦伤性能差,所以在低温阀门中的使用有一定的限制,仅在低压和小口径阀门中选用。

在低温工作的材料要保证其低温性能,主要是保证其冷冲击强度。阀内件必须通过正确选材,使其具有足够的冷冲击强度,才能防止断裂。C和Cr的合金钢在低于-20℃时候很快失去抗冲击强度,所以使用温度分别限制在-30℃和-50℃。含Ni量为3.5%的镍钢可以使用到-100℃,含Ni量9%的镍钢可以使用到-192℃。奥氏体不锈钢、镍、蒙乃尔合金、哈氏合金、钛、铝合金及青铜可以使用到更低的温度(-273℃)。

除此以外,低温阀门的材料选用还应考虑以下一些因素:

(1)阀门的最低使用温度;2)金属材料在低温下保持工作条件所需要的力学性能,特别是冲击韧性、相对延伸率及组织稳定性;3)在低温及无油润滑的情况下,具有良好的耐摩性;4)具有良好的耐蚀性;5)采用焊接连接时还需考虑材料的焊接性能。

(2)阀体、阀盖、阀座、阀瓣(闸板)材料的选用;这些主体零部件材料的选用原则大致是:温度高于-100℃时选用铁素体钢;温度低于-100℃时选用奥氏体钢;低压及小口径阀门可选用铜和铝等材料。设计时根据最低使用温度选择适当的材料。

(3)阀杆及紧固件的材料选用;温度高于-100℃时,阀杆和螺栓材料采用Ni、,Cr-Mo等合金钢,经适当的热处理,以提高抗拉强度和防止螺纹咬伤等。温度低于-100℃时,采用奥氏体不锈耐酸钢制造。但18-8耐酸钢硬度低,会造成阀杆与填料相互擦伤,致使填料处泄漏。所以,阀杆表面必须镀硬铬(镀层厚0.04-0.06mm),或进行氮化和镀镍磷处理,以提高表面硬度。为防止螺母与螺栓咬死,螺母一般采用Mo钢或Ni钢,同时在螺纹表面涂二硫化钼。

2、低温阀垫片、填料材料的选用:随着温度降低,氟塑料收缩量很大,会使密封性能下降,容易引起泄漏。石棉填料无法避免渗透性泄漏。橡胶对液化天然气有泡胀性,在低温下不可采用。在低温阀门设计中,一方面由结构设计来保证使填料处于接近环境温度下工作,例如,采用长颈阀盖结构,使填料函离。


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