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超低温截止阀是应用于低温工况下的截止设备

来源:    www.zjytfm.com发布时间:2014-06-17

    超低温截止阀是应用于低温工况下的截止设备,一般工况温度在-100℃以下.低温工业在工业领域中占有重要的地位,以天然气为例,为了使天然气更加方便运输,工业上一般用降温和压缩的方法将气化天然气转化为液化天然气(LNG),在标准大气压下的沸点是-162℃,气化后体积为液态时的600倍[1]。超低温截止阀作为低温工业用的一种主要阀门与重要截止设备,对其密封结构的设计与研究具有重大的意义.上海可恒阀门有限公司针对-196℃超低温工况,研制出了可在此温度环境中工作的超低温阀门。
    在常温工况下应用的阀门,材料选择的范围比较广泛。超低温截止阀的使用工况在-100℃以下,对材料的要求较为严格。在工作温度下,材料不应产生低温脆性破坏,材料的组织结构应稳定,以防止材料相变而引起体积变化;采用焊接结构时,材料的焊接性能要好,在低温下焊缝具有较高的可靠性;阀门在低温工况下频繁启闭,其阀瓣、阀杆、阀座等零部件应避免卡阻、咬合与擦伤等现象。
超低温截止阀主密封结构设计
    超低温截止阀采用阀瓣与阀座接触的锥面密封结构,密封副设计成金属对金属的硬密封形式,阀座设计在阀体上,和阀体组成一体结构,如图2所示。为保证阀门的可靠密封,在阀瓣和阀体密封面上喷焊硬质合金。经过低温试验及涂层力学性能试验,证明喷涂后硬度增加,低温环境耐磨性能良好,促进阀门在低温环境的可靠密封。经过查阅资料和实验应用,我们采用等离子喷焊技术对阀体密封面喷焊StelliteNo6合金,对阀瓣密封面喷焊StelliteNo12合金,厚度≥1mm。经过喷焊工艺处理,附着StelliteNo12合金的阀瓣密封面的硬度较附着StelliteNo6合金的阀体密封面的硬度大,有利于截止阀的密封效果。
由于超低温截止阀的使用工况在-100℃以下,阀瓣和阀体在喷焊硬质合金后,要进行深冷处理.本文设计的超低温截止阀样机的阀体与阀瓣粗加工后,浸在-196℃的液氮中保冷2h,然后取出自然处理。另外,阀杆、长颈阀盖、螺纹紧固件等主要部件在精加工前均进行深冷处理。
    超低温截止阀的阀杆带动阀瓣通过上下的直线运动实现阀门的启闭。在设计阀体时增加了阀瓣的运动导向功能,在阀体中设计圆柱形导向壁,使阀瓣运动平稳,阀门启闭可靠。同时,在阀门生产加工过程中,由于阀瓣密封面与阀体密封面均喷焊了Stellite合金,硬度大大提高,密封面的加工及研磨有一定的难度,而主密封面必须要精准的研磨配合,才能有效密封。导向壁的设计使阀瓣与阀体密封面的接触配合更加均匀,有利于实现截止阀的可靠密封与加工工艺。
    根据超低温截止阀主密封结构,使用ANSYS软件对其密封性能进行模拟。超低温截止阀在低温状态下,通过有限元分析得到的密封比压,来判断该阀门的密封性能。


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