超低溫閥門知識

 什么是低溫閥門？

適用于介質(zhì)溫度-46℃～ -196℃的閥門稱之為低溫閥門。

低溫閥門包括低溫球閥、低溫閘閥、低溫截止閥、低溫安全閥、低溫止回閥，低溫蝶閥，低溫針閥，低溫節(jié)流閥，低溫減壓閥等，主要用于乙烯，液化天然氣裝置，天然氣LPG LNG儲罐，接受基地及衛(wèi)星站，空分設(shè)備，石油化工尾氣分離設(shè)備，液氧、液氮、液氬、二氧化碳低溫貯槽及槽車、變壓吸附制氧等裝置上。輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等，不但易燃，而且在升溫時要氣化，氣化時，體積膨脹數(shù)百倍。

液化天然氣閥門的材料非常重要，材質(zhì)不合格，會造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏；零部件的綜合機械性能、強度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導(dǎo)致液化天然氣介質(zhì)泄漏引起火災(zāi)。因此，在開發(fā)、設(shè)計、研制液化天然氣閥門的過程中，材質(zhì)是首要關(guān)鍵的問題。

低溫閥門標準與產(chǎn)品結(jié)構(gòu):

1．設(shè)計：API6D、JB/T7749

2．閥門常規(guī)檢查和試驗：按API598標準。

3．閥門低溫檢查和試驗：按JB/T7749。

4．驅(qū)動方式：手動、傘齒輪傳動及電動驅(qū)動裝置。

5．閥座形式：閥座采用焊接結(jié)構(gòu)，密封面堆焊鈷基硬質(zhì)合金，保證閥門的密封性能。

6．閘板采用彈性結(jié)構(gòu)，在進壓端設(shè)計卸壓孔。

7．單向密封的閥門閥體上標有流向標志。

8．低溫球閥、閘閥、截止閥，蝶閥采用長頸結(jié)構(gòu)，以保護填料。

9．超低溫球閥標準：JB/T8861-2004

低溫閥門產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)計參數(shù):

1．壓力等級：150、300、600Lb、900LB、1500LB（45MPa）

2．閥門通徑：15～1200 mm （ 1/2～48" ）。

3．連結(jié)形式：法蘭式、焊接式、螺紋。

4．閥門材料：LCB、LC3、CF8。

5．工作溫度：-46℃、-101℃、 -196℃、-253℃

6．適用介質(zhì)：液化天然氣、乙烯、丙烯等。

7．驅(qū)動方式：手動、傘齒輪傳動、電動 。

閥門設(shè)計和選材時必須重點考慮的問題之一是閥門的工作溫度。為了規(guī)范閥門主體材料的適宜工作溫度, 從各種類型的閥門用鋼牌號的材料性能方面對我國石油化工、化工、化肥、電力及冶金等行業(yè)用的閥門主體材料的適宜工作溫度及相關(guān)要求作出了明確的規(guī)定, 供閥門產(chǎn)品設(shè)計、制造及檢驗時用。另外, 從技術(shù)管理和生產(chǎn)管理及物資采購等方面考慮, 對每種類型的鋼應(yīng)選用綜合性能良好的, 不宜選用過多的鋼號和合金, 以防造成混亂。

超低溫閥門材料選用：

超低溫閥門( - 254 (液氫) ～ - 101 ℃ (乙烯) ) 主體材料必須選用面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅合金或鋁合金, 其熱處理后的低溫力學性能, 特別是低溫沖擊韌性必須達到標準的要求。下列奧氏體不銹鋼可用于制造超低溫閥門。ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8 和CF3 , ASTM A182F316 、F316L 、F304 和F304L , ASTM A433 316、 316L 、304 、304L 和CF8D。超低溫閥門的閥體、閥蓋、閘板或閥瓣等在精加工前, 必須在液氮 ( - 196 ℃) 中進行深冷處理。

低溫閥門材料選用:

適用于低溫閥門( - 100～ - 30 ℃) 的主體材料有低溫奧氏體不銹鋼和低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼。低溫用奧氏體不銹鋼有ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8 和CF3 , ASTM A182 F316、 F316L 、F304 和F304L , ASTM A433 316、316L 、 304 、304L 和CF8D。低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼有ASTM A352 LCA ( - 32 ℃) 、LCB、LCC ( - 46 ℃) 、LC1 ( - 59 ℃) 、LC2 、LC211 ( - 73 ℃) 和LC3 ( - 100 ℃) 。ASTM A352 標準中的材料初級價格較低, 但是其冶煉時化學成分必須有可靠且要求十分嚴格的工廠內(nèi)控標準。其熱處理工藝復(fù)雜, 需要多次作調(diào)質(zhì)處理, 方能達到標準要求的低溫沖擊韌性的要求, 生產(chǎn)周期長。低溫沖擊韌性達不到標準要求時, 不允許投料作低溫鋼使用。因此, 只有在生產(chǎn)批量大, 并且可成爐冶煉時才采用, 而在一般情況下選用奧氏體不銹鋼。

閥門工作介質(zhì)為水、蒸汽、空氣和油品等非腐蝕性物質(zhì)時, 一般采用碳素鋼。閥門用碳素鋼系指 ASTM A216 標準中的WCB、WCC 鑄鋼和ASTM A105 鍛鋼。閥門用碳素鋼適宜工作溫度為- 29～ 425 ℃。但是為了安全, 考慮到介質(zhì)的工作溫度有可能波動, 因此, 一般碳素鋼的使用溫度不應(yīng)超過 400 ℃。

閥門的主體材料日趨多樣化, 高參數(shù)化。閥門所對應(yīng)的工作介質(zhì)也更加復(fù)雜, 工作溫度要求更高。了解各類閥門用鋼及合金的性能及其適宜的工作溫度, 是設(shè)計、制造、采購及使用閥門的有關(guān)科技人員和操作者必須掌握的知識。特別是材料的使用溫度不能超過其適宜工作溫度, 否則會引起可怕的嚴重事故。

低溫閥門制造和試驗:

低溫閥門的生產(chǎn)制定了嚴格的制造工藝和采用設(shè)備，對零件的加工進行嚴格的質(zhì)量控制。經(jīng)特殊的低溫處理，將粗加工的零件置于冷卻介質(zhì)中數(shù)小時（2-6小時），以釋放應(yīng)力，確保材料的低溫性能，保證精加工尺寸，以防閥門在低溫工況時，因溫度變化造成變形而導(dǎo)致的泄漏。閥門的裝配與普通閥門也不同，零件需經(jīng)過嚴格的清洗，除去任何油污，以保證使用性能。

星站，空分設(shè)備，石油化工尾氣分離設(shè)備，液氧、液氮、液氬、二氧化碳低溫貯槽及槽車、變壓吸附制氧等裝置上。輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等，不但易燃易爆，而且在升溫時要氣化，氣化時，體積膨脹數(shù)百倍。

液化天然氣閥門的材料非常重要，材質(zhì)不合格，會造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏；零部件的綜合機械性能、強度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導(dǎo)致液化天然氣介質(zhì)泄漏引起火災(zāi)。因此，在開發(fā)、設(shè)計、研制液化天然氣閥門的過程中，材質(zhì)是首要關(guān)鍵的問題。