高溫對閥門內(nèi)密封性能的莫須有
隨著酒精、化工和燃氣行當?shù)难杆偻?尤其是風化自然氣(LNG)作為一種新興能源的寬泛利用,招致LNG用深冷閥門的需要量大增。依據(jù)行政區(qū)劃能源策略,我國將踴躍參加社會油氣商場的開發(fā)。眼前,行政區(qū)劃發(fā)改委曾經(jīng)規(guī)劃在廣東、福建、上海、山東、浙江、江蘇、天津及遼寧等地振興11座自然氣吸收站,并經(jīng)過LNG船從海外一大批進口自然氣。LNG吸收站、LNG運載船以及到用戶端的輸送管路上,都須要用到一大批的閥門。因為LNG常壓下的熱度為-162℃,且易爆易爆,因而在設(shè)計LNG深冷閥門時,對其密封性能提出了更高和更寬大的務求。
閥門的密封性能是考勤閥門品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標之一,其重要囊括在兩個上面,即內(nèi)密封性能和外密封性能。內(nèi)密封是指閥座與開放件之間對介質(zhì)所達成的密封水平。如球閥的圓球與閥座之間的密封,蝶閥的蝶板與閥座之間的密封,截止閥的閥瓣與閥座之間的密封,閘閥的閘板與閥座之間的密封等。該署密封型式重要有立體密封、球面密封及錐面密封等。密封資料能夠分為非金屬對非非金屬資料密封和非金屬對非金屬資料密封。
非非金屬密封副
在常溫下作業(yè)的球閥和蝶閥等正常均采納非金屬對非非金屬資料密封副。因為非非金屬資料的彈性大,失掉密封所需的比壓小,因而密封性好。然而在高溫狀態(tài)下,因為非非金屬資料的收縮系數(shù)較非金屬資料大得多,使得其高溫時的膨脹量與非金屬密封件、閥體等配合件的膨脹量相差較大,從而招致密封比壓重大升高而產(chǎn)生無奈密封的后果。大少數(shù)非非金屬資料在深寒熱度下會變硬和變脆,失掉韌性,從而招致冷流和應力松弛。如橡膠在熱度低于其玻璃化熱度時,會徹底失掉彈性,變成玻璃態(tài),失掉其密封性。
另外橡膠在LNG介質(zhì)中存在泡脹性,也無奈用來LNG閥門。因而眼前在設(shè)計高溫閥門時,正常熱度低于-70℃時不復采納非非金屬密封副資料,或?qū)⒎欠墙饘儋Y料經(jīng)過非凡工藝加工成非金屬與非非金屬復合構(gòu)造型式。
據(jù)海外材料記錄,也有全體非非金屬資料能夠在深冷狀態(tài)下很好的利用。在70年歲,愛爾蘭合金無限公司的一種新型塑料“slipshod”,是一種超高分子量的聚乙烯,在-269℃熱度仍存在很好的韌性,接受定然沖鋒陷陣應力時一直裂,而且能維持比較的抗磨性。法國研制的Mylar型塑料在液氫(-253℃)熱度下仍存在比較的彈性。前蘇聯(lián)H.T.洛馬寧柯的聚碳酸脂密封座在液氮(-196℃)熱度下繼續(xù)密封性嘗試,數(shù)據(jù)表明聚碳酸脂在高溫下存在良好的密封動機。
非金屬密封副
在高溫條件下,非金屬資料的強度和硬度普及,塑性和韌性升高,出現(xiàn)出相反水平的高溫冷脆景象,重大莫須有到閥門的性能和保險。為了預防資料在高溫下的低應力脆斷,在設(shè)計高溫閥門時,正常熱度高于-100℃采納鐵素體不銹鋼資料,而熱度低于-100℃時,閥體、閥蓋、閥桿、密封座等大多采納存在面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。但因鋁及鋁合金的硬度不高,密書皮的耐磨、耐擦傷性能較差,因而在高溫閥門中利用極少。
正常運用奧氏體不銹鋼資料居多,罕用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2(304、316L)等,該署資料沒有高溫冷脆臨界熱度,在高溫條件下,仍能維持較高的韌性。
然而,奧氏體不銹鋼作為高溫閥門的非金屬密封副資料也存在著某些有余。所以這類資料的大全體在常溫下在于亞穩(wěn)固狀態(tài),當熱度升高到相變點(MS)以次時,資料中的奧氏領(lǐng)會轉(zhuǎn)變成馬氏體。關(guān)于體心立方晶格的馬氏體致密度低于面心立方晶格的奧氏體,且因為全體碳原子團規(guī)定化排列龍盤虎踞體心立方點防區(qū)位,使晶格沿C軸位置豐富,從而體積產(chǎn)生變遷導致外部應力的增多,使本來經(jīng)研磨后達成密封務求的密書皮產(chǎn)生翹曲變形,造成密封生效。
除非高溫相變導致密書皮變形生效外,因為整機各全體的熱度差或因為相反資料間物感性能的差距,導致膨脹不均,也會產(chǎn)生溫變應力。當應力低于資料的彈性極時艱,就會在密書皮產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲。當某一全體的溫變應力勝于了資料的屈從極時艱,整機將產(chǎn)生不行逆轉(zhuǎn)的扭曲變形,同樣會造成密書皮的生效,莫須有密封動機。
對準高溫對非金屬密封副的莫須有,務必采取相應的措施,以使非金屬密書皮的變形最小或密書皮的變形對密封性能的莫須有最小。率先在資料上面放量選用金相組織穩(wěn)固性較高的資料(如316L但利潤較高)。其次關(guān)于閥體、閥蓋、閥桿、密封件等奧氏體資料制作的整機務必繼續(xù)高溫解決,以使資料的馬氏體轉(zhuǎn)變和變形失去充足繼續(xù)后再繼續(xù)精加工。高溫解決的熱度應低于資料相變熱度(MS)且低于閥門理論作業(yè)熱度,解決工夫以2～4h為宜,如須要能夠繼續(xù)屢次高溫解決或繼續(xù)適當?shù)臅r效解決。除非之上措施,在構(gòu)造設(shè)計時也要繼續(xù)思忖,以升高密書皮變形對密封性能的莫須有,如在繼續(xù)閘閥、球閥和蝶閥設(shè)計時能夠思忖采納彈性密封構(gòu)造,以使高溫變形失去全體彌補。關(guān)于截止閥應采納錐面密封構(gòu)造,使高溫變形對密書皮的莫須有較小。
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