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低温阀门技术发展趋势分析
编辑:Admin发布时间:2016-06-22访问量:

 

 

 

 

低温阀门技术发展趋势分析

 

 

 

 

 

1.0 ★阀门材料越来越成熟

    LNG阀门正常工作温度约-163℃,在此温度下,一般阀门用的材料强度和硬度升高,塑性和韧性大幅下降,这会严重影响阀门的安全性,超低温下能够保证阀门安全性的材料成为阀门领域研究的重点。从金相学的角度出发,在低温状态下不出现低温脆性的是晶格呈现面心立方的材料是目前研究的重点,这类材料具有足够的韧性和组织稳定性,以保证在低温下不会因相变导致变形继而影响阀门的密封性,其中奥氏体不锈钢材料低温变形小,没有明显的低温冷脆临界温度,在-200℃以下,仍能保持较高的韧性,是目前阀门选用最多的材料。

    2.0 ★新型密封材料研究

    由于低温下橡胶材料的玻璃态转变及大多数非金属材料存在着冷脆和严重冷流现象,因此低温阀阀杆与阀体间的密封多采用填料函密封结构。目前低温填料主要有聚四氟乙烯、石棉、浸渍聚四氟乙烯石棉绳和柔性石墨等,其中由于石棉无法避免渗透性泄漏,聚四氟乙烯线膨胀系数很大、冷流现象严重,所以很少采用,而聚三氟乙烯(PCTFE)在液氦、液氧和液化天然气中不发生脆裂,不蠕变,不渗透任何气体,不助燃,是一种良好的密封聚合物,是目前采用较多的密封材料。柔性石墨是新发展起来的一种优良的密封材料,具有耐低温、耐腐蚀、自润滑、热膨胀率小及气液密封性能良好等特点,主要用于法兰连接处及填料函。

    3.0 ★低温处理技术
    奥氏体不锈钢作为超低温球阀的关键密封副材料在常温下处于亚稳定状态,钢从奥氏体化状态快速冷却,在较低温度下(低于Ms点)发生马氏体转变。此时,铁原子和碳原子都不能进行扩散,其转变过程仅仅是Fe的晶格发生改组,这种无扩散型相变的宏观表现即是阀门零件的尺寸变化。奥氏体不锈钢深冷处理后会发生尺寸改变,一次深冷后试样的最大变形量比较大,二次深冷后尺寸最大变形量有明显的降低。为确保马氏体的充分转变,材料精加工前宜对材料进行两次深冷处理,尽量减少阀门在使用低温条件下尺寸的改变。奥氏体不锈钢进行深冷处理后,会有效解决材料在超低温条件下形变的问题,从而保证低温阀门密封性能。

    4.0 ★结构设计趋势
    LNG阀门在装置中起重要的切断、止回、调节等作用,并且LNG具有易燃易爆性,因此阀门结构设计需要保证在深冷工况及易燃易爆介质下安全、密封可靠、开关灵活等要求。目前LNG阀门多采用长颈阀盖,使填料部位远离阀体中流过的介质LNG,保证填料部位的温度在0℃以上,防止因填料函部分过冷而使处在填料函部位的阀杆以及阀盖上部的零件结霜或冻结,使填料可以正常工作;对于有密闭中腔结构的阀门,由于在间歇管线或检修状态下,中腔存有的LNG可能会发生气化,导致阀门内部超压,甚至威胁到阀门的安全,为保证阀门的安全性,此类阀门要求带中腔自泄压结构,使阀门内腔压力异常超压时,实现自动泄放;由于LNG介质的易燃易爆特性,在设计LNG超低温阀门时,一般设计有防静电结构,以保证阀门的导电性;为防止LNG外泄漏,在阀体/压盖处及阀杆处引入唇式密封的密封方式,可以很好控制阀门的外泄漏。

 

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