一、低溫閥門的設(shè)計要求
根據(jù)使用條件，低溫閥的設(shè)計有下列要求：1)閥門在低溫介質(zhì)及周圍環(huán)境溫度下應(yīng)具有長時間工作的能力。2)閥門不應(yīng)成為低溫系統(tǒng)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(nèi)部流體急速蒸發(fā)，產(chǎn)生異常升壓，造成危險。3)低溫介質(zhì)不應(yīng)對手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。4)直接與低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。5)在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結(jié)構(gòu)措施，以防止摩擦件擦傷。
二、低溫閥門的材料選用
1、低溫閥主體材料
(1)主體材料選用應(yīng)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(tài)下會出現(xiàn)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(xiàn)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，所以在低溫閥門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(nèi)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℃)。
除此以外，低溫閥門的材料選用還應(yīng)考慮以下一些因素：
(1)閥門的最低使用溫度；2)金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性、相對延伸率及組織穩(wěn)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(shè)計時根據(jù)最低使用溫度選擇適當?shù)牟牧稀?/span>
(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(jīng)適當?shù)臒崽幚?，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。在低溫閥門設(shè)計中，一方面由結(jié)構(gòu)設(shè)計來保證使填料處于接近環(huán)境溫度下工作，例如，采用長頸閥蓋結(jié)構(gòu)，使填料函離。 |
