LNG石化低溫閥門選材分析

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種閥桿與閥蓋之間的填料磨損后出現(xiàn)泄漏時，可進行自動注脂密封，維護方便、密封性能可靠、防止閥腔出現(xiàn)異常升壓現(xiàn)象的低溫閘閥。隨著現(xiàn)代石油化工、煤化工和制冷工業(yè)的快速發(fā)展，低溫閥門的使用越來越廣泛，用量也越來越多。因此正確合理地使用低溫閥門引起人們關(guān)注。低溫閥門的使用除了一般常規(guī)閥門的使用要求之外，還有一些特殊要求需要注意。低溫閥門一般是指哪些溫度低于-29℃下工作的閥門，有的低溫閥門能在溫度降至-196℃的情況下輸送液化氣體(諸如：氮氣、氧氣和天然氣之類的介質(zhì))，還能保證正常工作。

隨著工作介質(zhì)溫度的降低，低溫閥門所使用的材料和結(jié)構(gòu)與常規(guī)通用閥門也有區(qū)別，特別是超低溫閥門(t<-100℃)，不僅選材要適當，而且要有特殊的結(jié)構(gòu)。為了減少由外界傳向關(guān)閉件的熱流，操作部件與有絕熱裝置的閥體要移開一定的距離。所以低溫閥門的閥蓋頸部都很長。超低溫閥是在從外界溫度起，直到超低溫的復(fù)雜條件下工作的。而且要不間斷地發(fā)揮其功能。關(guān)閉件的密封通?？吭诿芊馊ι闲纬杀仨毜慕佑|壓力來保證，但如果傳動裝置的作用力是固定的，密封圈的強度在工作溫度范圍內(nèi)就可能不同，當然密封圈材料的性能，特別是聚合材料的性能也就不同。因此，超低溫閥門對密封圈有嚴格的要求，通常選用硬質(zhì)合金(STL)材料較好。

LNG石化低溫閥門選材分析

超低溫閥在關(guān)閉件的開啟速度方面收到相當?shù)南拗?。雖然采用了絕熱措施，在有限范圍內(nèi)還是有熱流，導(dǎo)致系統(tǒng)中的個別地方產(chǎn)生液相。因此，在閥門快速開啟時，液體可能獲得很大的速度，一旦遇到像閥門這樣的障礙或阻力就將產(chǎn)生水擊，這是在使用中要注意的。

一般用于制冷技術(shù)，介質(zhì)為氮或氟利昂的冷凍劑，過去常用鑄鐵閥門，其適用溫度為-28～150℃之間，現(xiàn)在采用較少，但閥門用鐵素體球墨鑄鐵有增長趨勢。這是因為鐵素體球墨鑄鐵具有較好的沖擊韌性、耐磨性和耐腐蝕性能。

一般碳鋼(WCB)材質(zhì)的閥門，其使用溫度為-29～150℃;也有低溫碳鋼(LCB、LC1、LC2)，其使用溫度為-46～-73℃;奧氏體不銹鋼(304、316)是性能優(yōu)良的耐低溫鋼，其使用溫度為-196℃以下，有的為-254℃。

一般低溫閥門關(guān)閉件，在閥體上的選用金屬密封閥座，在閥瓣上選用氟塑料(F4)，在結(jié)構(gòu)上沒有什么特殊要求與常規(guī)通用閥門差不多。根據(jù)溫度和介質(zhì)合理選用。

本實用新型的技術(shù)方案包括閥體、閘板、閥桿、閥蓋、手輪、密封件和安裝件，閘板采用楔形閘板，閥桿下端與閘板連接，閥桿上端穿過閥桿螺母與手輪固定連接，在閥蓋與閥桿之間安裝填料密封函，閥蓋采用加長頸結(jié)構(gòu)；主要是填料密封函采用上填料和下填料組成雙重壓緊密封結(jié)構(gòu)，在上填料和下填料之間設(shè)置真空環(huán)，真空環(huán)內(nèi)腔連通自動注脂裝置，上填料的上端設(shè)有填料自動補償裝置；所述自動注脂裝置由安裝在下填料和真空環(huán)之間的信號傳感器和注脂電磁閥組成，信號傳感器的控制信號串聯(lián)在注脂電磁閥的電源電路中；所述填料自動補償裝置由安裝在填料壓蓋和填料壓板之間的蝶簧組成；閥體中腔與閥體進口通道之間設(shè)有泄壓通道。

LNG石化低溫閥門選材分析

在以上技術(shù)方案中，泄壓通道采用在楔形閘板四周端面中心制造環(huán)形凹槽和閘板上制造連通環(huán)形凹槽與閥體進口通道的泄壓孔組成。低溫閥使用的材料種類比較多，普通材料：如碳鋼(WCB)會隨著溫度降低而變脆。選擇材料是：奧氏體不銹鋼、青銅和銅鎳合金，這些材料都不會發(fā)生脆裂現(xiàn)象，能夠保證正常使用。經(jīng)驗表明，奧氏體不銹鋼、青銅、銅鎳合金是韌性和強度材料。所以一些重要部位的低溫閥，如：截止閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥等都選擇這類材料。

生產(chǎn)經(jīng)驗告訴我們，即使是奧氏體不銹鋼、青銅和銅鎳合金，其制成品如果不經(jīng)過適當?shù)牡蜏靥幚?，當閥門在低溫運行時，內(nèi)件會因低溫造成材料相變而變形，導(dǎo)致閥門泄漏。

低溫閥門在裝配過程中，由于法蘭連接的墊片、連接螺栓及連接件材質(zhì)不同，造成各種材料之間的收縮，不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)致泄漏。所以低溫閥門，尤其是-196℃以下使用的低溫閥門，其連接方法最好采用焊接連接

低溫閥門的填料墊片，一般多數(shù)采用F4，因其自潤滑性好、摩擦系數(shù)小、又具有*的化學穩(wěn)定性。因此受到廣泛使用，但F4也有不足之處，一是冷流傾向大，二是線膨脹系數(shù)大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏，造成閥桿處大量結(jié)冰，從而使閥門開啟失靈。所以只在一般低溫工況下使用。如遇超低溫工況，應(yīng)選擇柔性石墨編織填料，或不銹鋼與柔性石墨纏繞墊料。有些低溫閥門在運行中，常發(fā)現(xiàn)閥門的傳動部位發(fā)生粘滯。咬合現(xiàn)象時有發(fā)生，主要原因是：配對材料選擇不合理預(yù)留冷間隙過小，以及加工精度等原因所致。在使用過程中發(fā)現(xiàn)類似問題，要及時向供貨商提出，改進結(jié)構(gòu)設(shè)計更換合適的軸承(軸套)材料。