如何選用低溫美標閘閥

發布時間：2018-5-25

    一、低溫美標閘閥的材料選用
    1、低溫美標閘閥主體材料
    （1） 主體材料選用應考慮的因素
     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下會出現低溫脆性，從而降低閥門的強度和使用壽命。選擇主體材料時首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會出現低溫脆性，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，所以在低溫美標閘閥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度。閥內件必須通過正確選材，使其具有足夠的冷沖擊強度，才能防止斷裂。C和Cr的合金鋼在低于－20℃時候很快失去抗沖擊強度，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℃）。

美標止回閥安裝方式介紹

     除此以外，低溫美標閘閥的材料選用還應考慮以下一些因素：
        1） 閥門的zui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性能，特別是沖擊韌性、相對延伸率及組織穩定性；
        3） 在低溫及無油潤滑的情況下，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℃時選用鐵素體鋼；溫度低于-100℃時選用奧氏體鋼；低壓及小口徑閥門可選用銅和鋁等材料。設計時根據使用溫度選擇適當的材料。
     （3） 閥桿及緊固件的材料選用
        溫度高于-100℃時，閥桿和螺栓材料采用Ni、,Cr-Mo等合金鋼，經適當的熱處理，以提高抗拉強度和防止螺紋咬傷等。溫度低于-100℃時，采用奧氏體不銹耐酸鋼制造。但18-8耐酸鋼硬度低，會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，同時在螺紋表面涂二硫化鉬。
        2、低溫美標閘閥墊片、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。橡膠對液化天然氣有泡脹性，在低溫下不可采用。
        在低溫美標閘閥設計中，一方面由結構設計來保證使填料處于接近環境溫度下工作，例如，采用長頸閥蓋結構，使填料函離低溫介質盡量遠些，另一方面在選擇填料時要考慮填料的低溫特性。低溫美標閘閥中一般采用浸漬聚四氟乙烯的石棉填料。
        柔性石墨是新近發展起來的一種優良的密封材料。這種材料對氣體、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到密封。它還有自潤滑性，用作閥門填料可以防止填料與閥桿的磨損。柔性石墨填料使用溫度范圍為—200~870℃。
二、低溫美標閘閥的設計要求
        根據使用條件，低溫美標閘閥的設計有下列要求：
        1） 閥門在低溫介質及周圍環境溫度下應具有長時間工作的能力。
        2） 閥門不應成為低溫系統的一個顯著熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外，如流入過多，還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。
        3） 低溫介質不應對手輪操作及填料密封性能產生有害的影響。
        4） 直接與低溫介質接觸的閥門組合件應具有防爆和防火結構。

        5） 在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結構措施，以防止摩擦件擦傷。

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三、低溫美標閘閥性能的要求
低溫美標閘閥在市面上的發展快速，但也存在著一些問題。低溫美標閘閥產生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內漏；二是外漏。 
    1） 閥門產生內漏主要原因是密封副在低溫狀態下產生變形所致。當介質溫度下降到使材料產生相變時造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門進行低溫試驗，介質為液氮（-196℃）蝶板材料為1Cr18Ni9Ti（沒經過低溫處理）發現密封面翹曲變形量達0.12mm左右，這是造成內漏的主要原因。 
    新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個斜圓錐橢圓密封面，與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環組成密封副。密封環可在蝶板槽內徑向浮動。當閥門關閉時，彈性密封環首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著閥桿的轉動逐漸將密封環向內推，迫使彈性環再和斜圓錐面的長軸接觸，zui終導致彈性密封環與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環產生變形而達到的。因此當閥體或蝶板在低溫下產生變形時，都會被彈性密封環來吸收補償，不會產生泄漏和卡死現象。當閥門打開時這一彈性變形立即消失，在啟閉過程中基本沒有相對磨擦，故使用壽命長。 
    2） 閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產生松弛而導至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數閥門的填料采用F4，因為它的自滑性能好、摩擦系數小（對鋼的摩擦系數f=0.05～0.1），又具有的化學穩定性，因此得到廣泛應用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數大，在低溫下產生冷縮導致滲漏，造成閥桿處大量結冰，至使閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點，通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。 

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