上海申弘閥門有限公司
聯(lián)系人：申弘閥門
手機：15901754341
傳真：86-021-31662735
郵箱：494522509@qq.com
地址：上海市青浦區(qū)金澤工業(yè)園區(qū)
DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例
低溫閥門的種類繁多，包括低溫截止閥、低溫球閥、低溫緊急切斷閥、低溫安全閥、低溫止回閥、低溫減壓閥、低溫過濾器以及低溫電動球閥和低溫氣動球閥等。這些閥門廣泛應(yīng)用于-196℃至+80℃的氣態(tài)和液態(tài)儲罐及設(shè)備中，如液氧、液氮、石油液化氣等低溫介質(zhì)。
低溫閥是一種在溫度等于或低于120K的介質(zhì)中工作的閥門。低溫閥除了應(yīng)滿足一般閥門所具備性能之外，更主要的是在低溫狀態(tài)下保證密封面的封性能，動作靈活，漏熱低等特點，而其關(guān)鍵技術(shù)對漏熱的要求。因此根據(jù)絕熱方式的不同，其結(jié)構(gòu)要有堆積絕熱式、高真空絕熱、真空粉末絕熱和高空多層絕熱等多種形式。
3、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例低溫截止閥的材料
由于低溫閥工作介質(zhì)的低溫性質(zhì)，使低溫閥門對材料有許多特殊要求。
3.1材料耐低溫性能
低溫閥不僅要求在低溫下保證正常工作，同時要保證其常溫的工作機械性能，也要滿足低溫下所需的機械性能，尤其是沖擊功和相對延伸率的要求。針對以上要求，為了防止材料在低溫下的低應(yīng)力脆斷，一般多采用奧氏體組織的材料，如:奧氏體不銹鋼鑄件、銅、銅合金、鋁及鋁合金等。這是因為經(jīng)過對低應(yīng)力脆性斷裂特點研究，對金屬斷裂機理進行分析發(fā)現(xiàn)，金屬的低溫韌性即缺口處的金屬微觀塑性變形能力是決定設(shè)備抵抗應(yīng)力脆斷破壞的關(guān)鍵。實驗表明，具有面心立方結(jié)構(gòu)的金屬，如銅、鋁、鎳和奧氏體類鋼基本上沒有這種溫度效應(yīng)，即沒有低應(yīng)力脆斷。這是因為當(dāng)溫度降低時，面心立方金屬的屈服強度沒有顯著變化，而且不易產(chǎn)生形變孿晶，位錯容易運動，局部應(yīng)力易于松弛，裂紋不易傳播，一般沒有脆性轉(zhuǎn)變溫度。
3.2與低溫介質(zhì)的相容性
材料與低溫介質(zhì)的相容性就是要求材料本身不能與低溫介質(zhì)發(fā)生任何物理化學(xué)變化，不能引起腐蝕及爆炸。如在氧介質(zhì)中工作的材料，不允許使用玻璃鋼作為絕熱材料，也不允許使用活性碳作為吸氣劑，因為它們均能與氧發(fā)生燃燒爆炸。
3.3具有相對低的導(dǎo)熱性，即熱導(dǎo)率相對低
低溫截止閥輸送的介質(zhì)溫度低，介質(zhì)成本高，而且介質(zhì)的突然汽化也會給設(shè)備的安全運行帶來極大危害。所以低溫截止閥對漏熱的要求較高。為了降低傳熱，在合理選擇絕熱的前提下，應(yīng)盡量采用熱導(dǎo)率相對低的材料，以降低低溫介質(zhì)的蒸發(fā)量。
3.4在低溫?zé)o油潤滑的情況下，具有必需的硬度和耐磨性
閥門依靠閥桿的運動開啟和關(guān)閉，閥桿傳遞的作用力又使密封面達(dá)到一定的密封力。這就要求制作截止閥零部件的材料必須有一定的硬度和耐摩性。鋁和鋁合金在低溫截止閥中的使用有一定的限制，主要是因為硬度不夠，會導(dǎo)致密封表面比鋼和黃銅失效得更快[1]。 目前使用較多的金屬材料有：不銹鋼、銅合金、鋁合金、鎳合金等;非金屬材料有:玻璃鋼、聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、聚酰亞胺、石棉繩、橡膠等，其中玻璃鋼大多作為熱橋零件，而聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、聚酰亞胺多作為密封面材料，石棉繩、橡膠、填料等多作為閥桿密封材料。
4、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例低溫截止閥的密封
低溫介質(zhì)的成本以及危害性等特點，使低溫閥門的密封設(shè)計在整個設(shè)計過程中占有相當(dāng)重要的位置要求在一定工作條件下不能泄露，低溫截止閥的密封要包括閥桿密封和密封面密封。
4.1閥桿密封
目前低溫截止閥的閥桿密封有填料函和波紋管兩種其中在成批生產(chǎn)的空氣分離裝置上的閥門，其閥桿多采用填料函密封結(jié)構(gòu)。在有毒易燃易爆氣體介質(zhì)中工作的閥門，閥桿可以采用波管密封，但在大于等于80MPa的高壓氣體中，由波紋管不能承受如此高的外壓，只能采用填料函密封填料函密封由于制造加工簡單、維修更換方便在實際生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。但是為保證填料的密性能，其工作溫度一般不能低于-40℃，這就要求低溫閥門上工作的填料函裝置應(yīng)盡量在接近環(huán)境溫下工作。通常情況下，填料不結(jié)霜即認(rèn)為其處于正的工作狀態(tài)，但如果由于填料本身或工作壽命的原使填料不密封，則低溫氣體通過填料就會造成泄漏并使填料函冷凍結(jié)霜，又會造成填料的進一步泄漏失效。在航天領(lǐng)域應(yīng)用的很多低溫閥門系列中，由于成原因大多采用了填料函密封結(jié)構(gòu)，而為了確保閥桿填料函的溫度，均采用了加長閥桿長度的方法，所造成這些低溫閥的尺寸均比較大。
波紋管密封截止閥多用于介質(zhì)不允許微量泄漏和不適填料的場合。在波紋管的設(shè)計中，其壽命是關(guān)鍵，波紋管的壽命與其行程大小和初始安裝狀態(tài)有關(guān)。保證波紋管截止閥的使用壽命，在行程一定的情況下，安裝波紋時要保證其不承受附加外力的作用;在工作狀態(tài)下由于波紋管承受的是外壓，其工作狀態(tài)較好，但由低溫閥門的快速關(guān)閉或管道中可能存在的氣穴都可能引水擊。因此在波紋管承受的計算壓力時，要加上定的安全系數(shù)，并盡可能使波紋管避免直接承受水擊。
4.2密封面密封
低溫閥門密封面的結(jié)構(gòu)大體上分為平面、錐面球面、刀形等密封形式。其中平面密封由于加工造簡單應(yīng)用較為廣泛，尤其適合應(yīng)用在大口徑閥門中但由于其平面結(jié)構(gòu)的特點使其密封力比較大，需要操作力也較大。錐面和球面密封副在小口徑閥門中用較為廣泛，有很好的應(yīng)用實例。由于是錐面形式，所需密封力和操作力比較小，但在大口徑閥門中很少用，不僅因為其加工制造困難，而且在低溫狀態(tài)下由材料收縮、材料金相組織變化和加工誤差等多種因素作用，使密封面在低溫下容易失去密封性能而造成閥泄漏。
對于制作密封面(閥頭-閥座)的材料，不僅要求其有一定的機械強度，更重要的是要保證較高的表面硬度。密封面的材料一般不采用鋁和鋁合金，因為其硬度太差，通常均采用不銹鋼、銅合金、聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、聚酰亞胺等材料(聚碳酸脂也可用做密封面材料，但沒有成熟的使用數(shù)據(jù))。隨著發(fā)展，開始嘗試使用增強聚四氟乙烯代替聚四氟乙烯應(yīng)用于低溫截止閥的密封面，且效果也不錯。對以上閥頭-閥座的配對材料中，為了保證密封性能，一定要注意表面粗糙度的選擇。
5、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例摩擦副的設(shè)計
低溫閥門經(jīng)常使用的殼體和閥桿材料主要是0Cr18Ni9不銹鋼材料。不銹鋼材料在低溫下的總體機械性能得到了提高，只是δ5、AKV值有所降低，且在常溫狀態(tài)下摩擦部分極易出現(xiàn)咬死現(xiàn)象。低溫閥中摩擦副將嚴(yán)重影響整個閥門工作的可靠性，且為了防止污染低溫介質(zhì)，不允許使用防止零件磨損和咬死的潤滑劑。低溫閥門在常溫狀態(tài)工作時，為確保不出現(xiàn)咬死現(xiàn)象，應(yīng)選用不同材料或把摩擦副材料的硬度錯開。
在實際設(shè)計中，通常采用0Cr18Ni9-黃銅，但0Cr18Ni9-2Cr13摩擦副最好不要相配合。
6、閥門的漏熱
在低溫閥門中，由于介質(zhì)成本較高，閥門漏熱是關(guān)鍵問題。通過閥門的漏熱主要有2部分:通過閥門殼體的漏熱和機械構(gòu)件的漏熱。
6.1通過閥門殼體的漏熱
為了降低通過閥門殼體的漏熱，一般采用外堆積絕熱和真空(多層)絕熱方式。外堆積絕熱一般應(yīng)用在小口徑或很少維修的場合(因為外堆積絕熱的維修成本高)，真空多層一般應(yīng)用在大口徑和液氫、液氦的低溫截止閥門中。在真空型的絕熱體中，熱量通過絕熱體是以輻射、固體傳導(dǎo)和氣體傳導(dǎo)等幾種方式進行傳遞的。要精確地計算這部分熱量很困難，工程上用總的表觀導(dǎo)熱系數(shù)來處理。
6.2機械構(gòu)件漏熱
機械構(gòu)件漏熱分為兩種情況:沒有冷氣冷卻的構(gòu)件和有冷氣冷卻的構(gòu)件。在設(shè)計中為了降低這類構(gòu)件的漏熱在滿足構(gòu)件強度和剛度要求的同時可以采取加長構(gòu)件長度、減小構(gòu)件截面積的方法來降低漏熱量;或者允許的前提下將構(gòu)件分段，一端以球頭接觸來增大觸熱阻(同時段與段之間也可以加放隔熱墊)，該法通常用于降低閥桿漏熱;另外還可以通過采用導(dǎo)系數(shù)較小的材料來降低漏熱量，該方法通常用于降閥門支撐件的漏熱，支撐件材料一般采用導(dǎo)熱系數(shù)為0·25W/(m·K)~0.45W/ (m·K)的玻鋼。支撐形式在工程上常有三角形、正方形、球環(huán)等結(jié)構(gòu)形式。有冷氣冷卻的構(gòu)件，其頸管的傳熱情況比較復(fù)雜包括冷、熱兩端之間的熱傳導(dǎo)，冷蒸氣與頸內(nèi)壁的流傳熱，頸管外壁與絕熱層之間的傳熱以及通過頸管對液體的輻射傳熱等，精確計算其傳熱是很復(fù)雜的。為了減少頸管部分的傳熱量，除采用低導(dǎo)熱系數(shù)材料，減薄管壁，增加管長等措施外，增加頸管內(nèi)壁粗糙度和進行涂黑處理，以及對頸管外壁進行拋光，均可以減少其傳熱量。
7、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例真空腔及多層絕熱材料
在低溫閥設(shè)計中，為了降低閥門夾層中氣體的對流傳熱，閥門的夾層要抽成真空，真空度一般達(dá)到10-3Pa以上。而為了獲得和保持這樣的真空度，在真空度達(dá)到要求后常用吸氣劑來保持。通常用于低溫裝置的吸氣劑有活性炭(液氧閥門中除外)和分子篩。
為了降低輻射傳熱，要在真空中安裝防輻射屏。高真空多層絕熱材料由高反射性、低輻射率的屏材料和導(dǎo)熱系數(shù)低的間隔材料組成，常用的有:鋁箔、噴鋁滌綸薄膜、鋁箔紙、玻璃纖維布(紙)、尼龍網(wǎng)及絲綢等。影響多層絕熱的因素有:材料及其組合方式、真空度、層密度、總厚度、溫度、機械負(fù)荷及雜質(zhì)等。
8、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例閥門零部件的深冷處理
低溫閥門中一般采用不銹鋼材料作殼體，而奧氏體不銹鋼在低溫狀態(tài)下存在奧氏體組織向馬氏體組織轉(zhuǎn)化的傾向。當(dāng)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化時就會造成體積的變化，從而使得閥門密封面可能失去密封性能而失效。為了降低這種轉(zhuǎn)化量，零部件在精加工前要進行深冷處理，通常采用的方法是在液氮中浸泡1h~2h，并重復(fù)2~3次就能滿足使用要求。
02DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例低溫閥門的制造與裝配
【 制造工藝要求 】
在制造工藝上，低溫閥門有著嚴(yán)格的要求。生產(chǎn)過程中，會采用專門的設(shè)備和工藝，對零件的加工進行精細(xì)的質(zhì)量控制。零件需經(jīng)過特殊的低溫處理，即在冷卻介質(zhì)中浸泡數(shù)小時（通常為2-6小時），以釋放應(yīng)力并確保材料的低溫性能。此外，精加工后的尺寸也需嚴(yán)格控制，以防止閥門在低溫環(huán)境下因溫度變化而變形導(dǎo)致泄漏。
【 裝配過程的特殊要求 】
與普通閥門的裝配不同，低溫閥門的裝配過程中，零件需經(jīng)過嚴(yán)格的清洗，以去除任何油污，從而確保其使用性能。
03低溫閥門的檢驗流程
【 關(guān)鍵檢驗步驟 】
在檢驗方面，低溫閥門除了需要進行常溫和低溫試驗外，還需經(jīng)過其他一系列的檢驗流程。低溫閥門的關(guān)鍵部件均需經(jīng)過深冷處理。深冷處理的詳細(xì)步驟，我們將在后續(xù)的討論中深入探討。以下是一張展示閥門深冷處理過程的圖片。閥門的主要零件及焊縫都必須接受低溫沖擊試驗，以確保在低溫環(huán)境下不會發(fā)生脆裂。
閥門在常溫下需進行一系列試驗，首*行1.5倍公稱壓力的水壓強度試驗，隨后再進行1.1倍公稱壓力的密封試驗。完成水壓試驗后，閥門應(yīng)清除內(nèi)部水分和油脂，并保持干燥狀態(tài)。每批低溫閥門都需要按比例進行低溫試驗，且必須在經(jīng)過1.5倍水壓強度試驗之后進行。閥門低溫試驗完成后，應(yīng)采取措施防止空氣進入，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。閥門自然升溫后，需重新緊固所有緊固件，以確保其密封性能。
【 儲存與運輸注意事項 】
閥門入庫前，必須仔細(xì)檢查開關(guān)狀態(tài)，確保其處于正常工作狀態(tài)。在儲存和運輸過程中，不銹鋼和碳鋼類閥門應(yīng)分開存放，并采取防塵、防水、防油和防碰傷的措施。閥門的流向、泄壓方向和銘牌等關(guān)鍵信息，必須按照設(shè)計單位的要求進行仔細(xì)檢查和確認(rèn)。低溫長軸截止閥主要用于液氧（液氮、液氬）等低溫液體貯運設(shè)備的管理系統(tǒng)，具有開關(guān)靈活、密封可靠、耐壓等特點。、
DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
5 | 截止閥 | 低溫長軸截止閥 DJ61F PN25 DN40 介質(zhì)：低溫介質(zhì) | 臺 | 1 |
公稱通徑 | DN10mm～40mm |
公稱壓力 | PN4.0MPa |
適用介質(zhì) | 液氧、液氮、液氬、液化天然氣、 液態(tài)二氧化碳、乙烯、丙烯、丙烷等 |
適用溫度 | -196℃～+80℃ |
低溫長軸截止閥主要零部件材料：
閥體 | ZG0Cr18Ni9 |
閥座、閥瓣 | HPb59-1/0Cr18Ni9 |
閥桿 | 0Cr18Ni9 |
填料、密封圈 | PTFE |
延伸套管 | 0Cr18Ni9 |
低溫長軸截止閥主要外形連接尺寸：
產(chǎn)品型號 | DJ61F-40P低溫截止閥(低溫長軸截止閥) | 重量 (kg) | |||||||
產(chǎn)品代號 | 通徑 DN(mm) | 尺 寸(mm) | |||||||
A | H開 | H關(guān) | L | D1 | D2 | D | |||
DJ61F-40P | 10 | 70 | 258 | 250 | 8 | 10 | 14.5 | 65 | 1.36 |
DJ61F-40P | 15 | 70 | 258 | 250 | 8 | 15 | 18.5 | 65 | 1.58 |
DJ61F-40P | 20 | 90 | 322 | 310 | 8 | 20 | 25.5 | 100 | 2.22 |
DJ61F-40P | 25 | 90 | 322 | 310 | 8 | 25 | 32.5 | 100 | 2.38 |
DJ61F-40P | 32 | 100 | 390 | 370 | 10 | 32 | 38.5 | 120 | 4.68 |
DJ61F-40P | 40 | 100 | 390 | 370 | 10 | 40 | 48.5 | 120 | 4.80 |
DJ61F低溫長軸截止閥結(jié)構(gòu)圖紙：
04DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例低溫閥門的安裝注意事項
由于低溫閥門的特殊結(jié)構(gòu)和長頸閥蓋設(shè)計，其安裝過程需要特別小心。在安裝時，應(yīng)確保閥桿方向在垂直向上45度角的范圍內(nèi)，并盡量避免安裝在垂直管線上。這是因為低溫介質(zhì)可能會充滿閥蓋的加長部分，導(dǎo)致閥門填料失效，甚至可能將冷量傳給閥門手柄，給操作人員帶來安全隱患。此外，對于有泄壓結(jié)構(gòu)的低溫閥門，在安裝過程中還需特別注意閥門泄壓方向的要求。泄壓方向應(yīng)在工藝流程圖中明確標(biāo)出，并反映在管道軸測圖中。如果必要但未設(shè)置泄壓孔，閥門關(guān)閉后，閥腔內(nèi)的液體受熱氣化可能導(dǎo)致閥體爆裂；而泄壓方向裝錯則可能將可燃或有毒工藝介質(zhì)泄向操作檢修側(cè)，造成嚴(yán)重后果。
9、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例閥門的試驗、
為了保證低溫閥安全可靠地運行，低溫截止閥在組裝畢后應(yīng)進行壓力和密封試驗，以檢驗包括閥體與閥聯(lián)結(jié)處在內(nèi)的整個閥門的耐壓及密封性能。
殼體進行強度試驗時，其試驗過程和程序應(yīng)符國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于低溫閥多采用不銹鋼，水壓試用水的氯化物含量不應(yīng)超過25mg/L。閥門組裝前水壓試驗結(jié)束后，應(yīng)對每個零部件洗凈并清除漬，其中油污含量應(yīng)符合JB/T6896-93《空氣分離備表面清潔度》的要求。試驗壓力為設(shè)計壓力的1.5倍，合格標(biāo)準(zhǔn)為:在增壓過程中無異常響聲，無泄漏宏觀上不允許有可見的異常變形。
壓力試驗合格后進行密封試驗，試驗壓力為設(shè)壓力。試驗前對閥體，閥蓋的連接以及填料函、閥密封面等處進行檢查。為了檢查低溫閥門在使用溫度下密封及操作性能，常溫密封試驗合格后要進行低溫檢驗，為保證安全性，降低試驗成本，低溫閥門試驗一般用液氮試驗。當(dāng)閥門生產(chǎn)企業(yè)不具備低溫試驗?zāi)芰r也可在常溫密封試驗合格后在使用單位做。試驗一采取浸泡方式，即把整個低溫閥門浸入液氮進行冷卻，液體的水平面至少掩蓋住閥體與閥蓋的連接部位，在閥門溫度穩(wěn)定后向閥門通入氦氣檢查其密封性能。
10、DJ61F不銹鋼加長桿低溫深冷焊接截止閥應(yīng)用案例安裝調(diào)試
低溫截止閥門的各種試驗合格后運輸?shù)浆F(xiàn)場，由使用單負(fù)責(zé)安裝并進行整個低溫系統(tǒng)的檢驗以及試運行。
