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    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析
    點(diǎn)擊次數:624      更新時(shí)間:2024-08-08

    一、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析產(chǎn)品概述:

    低溫截止閥 溫度范圍 -46℃- +200℃  -100℃- +200℃ -196℃-200℃ -230℃- +200℃低溫截止閥適用于低溫液體貯運設備的管理系統,具有開(kāi)關(guān)靈活、密封可靠的特點(diǎn),也可用于其他低溫和深冷介質(zhì)的管理系統.

    低溫截止閥通常指工作溫度低于 -110℃ 的截止閥門(mén),廣泛應用于液化天然氣,液化石油氣體和其它低溫行業(yè)。目前可制造適用溫度達 -196℃ 的低溫截止閥,全部零件采用液氮進(jìn)行低溫預處理,避免使用過(guò)程中密封變形泄露。低溫截止閥是一種工作在低溫氣氫或液氫介質(zhì)中,用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì)的裝置。針對在使用過(guò)程中出現閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作的問(wèn)題,進(jìn)行了故障分析,通過(guò)改進(jìn)結構,使閥門(mén)正常運行于試驗系統中。

    低溫截止閥01.jpg

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析

    1.結構組成

    低溫截止閥由閥體、閥瓣、閥桿和汽缸等組成。閥體、閥蓋和閥桿等均采用不銹鋼,閥瓣采用銅。上下兩段閥桿中間用環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布板實(shí)現絕熱,法蘭密封面采用鋁墊片,填料使用聚四氟乙烯,汽缸使用雙特密封,以減小摩擦力,閥門(mén)整體采用聚氨酯發(fā)泡保溫。

    2.材料選用

    低溫截止閥用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和復原性,因此一般選擇性能變化小的墊片材料。如浸漬聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件填料,而玻璃鋼由于導熱系數很小,大多用作熱橋元件。

    3.密封結構

    在關(guān)閉件設計時(shí),閥座采用較硬的材料不銹鋼,閥瓣采用較軟的材料銅,當低溫下奧氏體發(fā)生相變時(shí),密封面高低不平,軟材料在操作力的作用下產(chǎn)生形變而使其與閥座貼合緊密,補償由于熱應力和組織應力引起的材料變形,解決了高壓低溫工況下的密封性問(wèn)題。

    4.絕熱結構

    為較好地實(shí)現低溫截止閥的絕熱,將閥蓋設計成細長(cháng)結構,加長(cháng)熱橋,防止因填料函部分過(guò)冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結霜,影響使用。采用隔熱墊(材料為環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布)將閥桿分為上、下兩部分,減小熱流,實(shí)現絕熱。閥門(mén)整體采用外絕熱形式,使用聚氨脂發(fā)泡保溫,保溫層厚200mm。

    5.故障分析

    低溫截止閥應用于試驗系統后,出現了無(wú)法動(dòng)作的故障。在對該閥解體后發(fā)現,閥桿與閥蓋出現了咬合,閥桿表面的中心線(xiàn)對稱(chēng)位置處有兩處較深的劃痕,與之相配的閥蓋下法蘭相應位置上也有兩處劃痕。經(jīng)過(guò)分析,引起故障的原因有兩方面。

    (1)存儲期

    閥門(mén)存放期間水平放置并處于開(kāi)啟狀態(tài),閥桿與閥瓣形成懸臂梁結構,懸臂長(cháng)147mm,懸臂重4.8kg。由于重力作用引起下閥桿彎曲,使得下閥桿和閥蓋法蘭孔同軸度偏差增大。原設計中同軸度zui大偏差為0.1mm,拆除后實(shí)測同軸度偏差約為0.4mm。由于兩零件材料均為OCr18Ni9不銹鋼,低溫下無(wú)法進(jìn)行潤滑,動(dòng)作時(shí)由于同軸度偏差大產(chǎn)生咬合現象。

    (2)加工期

    經(jīng)檢查,閥蓋上的銷(xiāo)釘槽沒(méi)有按圖紙加工。將圖紙中的方形槽加工成圓弧形槽,影響了銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽的正常配合,下閥桿承受側向力,從而導致下閥桿和閥蓋產(chǎn)生干涉。

    美標截止閥24.jpg

    6.DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析改進(jìn)措施

    (1)閥桿與閥蓋配合部分

    在下閥桿?1mm處壓入一個(gè)H62銅套,不銹鋼OCr18Ni9硬度160HB,黃銅H62硬度56HB,采用這種方式可避免同種材料直接接觸而產(chǎn)生咬合現象。將閥蓋下法蘭孔?1mm加工至?7mm,與下閥桿相應處采用間隙配合,既保證了配合件具有較小的動(dòng)摩擦力,又起到了導向作用。

    (2)閥桿防轉裝置銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽配合的作用是避免閥桿旋轉。由于該閥的閥瓣、閥桿、汽缸和活塞等為回轉體,其閥桿是否旋轉對其密封和啟閉性能不會(huì )產(chǎn)生影響。為了避免由于銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽配合不當而使下閥桿承受側向力,取消了銷(xiāo)釘。

    美標截止閥18.jpg

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的選用原則

    1、高溫、高壓介質(zhì)的管路或裝置上宜選用截止閥。如火電廠(chǎng)、核電站,石油化工系統的高溫、高壓管路上。

    2、管路上對流阻要求不嚴的管路上。即對壓力損失考慮不大的地方。

    3、小型閥門(mén)可選用針閥、儀表閥、取樣閥、壓力計閥等。

    4、有流量調節或壓力調節,但對調節精度要求不高,而且管路直徑又比較小,如公稱(chēng)通經(jīng)≤50mm 的管路上,宜選用。

    5、合成工業(yè)生產(chǎn)中的小化肥和大化肥宜選用公稱(chēng)壓力PN160 公稱(chēng)壓力16MPa 或PN320 公稱(chēng)壓力32MPa 的高壓角式截止閥或高壓角式節流閥。

    6、氧化鋁拜耳法生產(chǎn)中的脫硅車(chē)間、易結焦的管路上,易選用閥體分開(kāi)式、閥座可去處的、硬質(zhì)合金密封副的直流式截止閥或直流式節流閥。

    7、城市建設中的供水、供熱工程上,公稱(chēng)通經(jīng)較小的管路,可選用截止、平衡閥或柱塞閥,如公稱(chēng)通經(jīng)小于150mm的管路上。 

    低溫截止閥31.jpg

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析

    低溫截止閥,該類(lèi)產(chǎn)品明顯的優(yōu)點(diǎn)是: 在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中,由于閥瓣與閥體密封面間的摩擦力比閘閥小,因而耐磨。 開(kāi)啟高度一般僅為閥座通道直徑的1/4,因此比閘閥小的多。 通常在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面,因而制造工藝性比較好,便于維修。 公稱(chēng)壓力或壓力級:PN1.0-16.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公稱(chēng)通徑或口徑:DN10~500、NPS 1/2 ~36" 連接方式:法蘭、對焊、螺紋等適用溫度:-196℃~700℃ 驅動(dòng)方式:手動(dòng)、傘齒輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)閥體材料:WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。選用不同的材質(zhì),可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質(zhì)、尿素等多種介質(zhì)。低溫截止閥主要是指介質(zhì)使用溫度在-196~-150度的低溫液態(tài)介質(zhì)系統中的截止閥。低溫閥門(mén),特別是超低溫閥門(mén),其工作溫度極低。在設計這類(lèi)閥門(mén)時(shí),除了應遵循一般閥門(mén)的設計原則外,還有一些特殊的要求。

    美標截止閥14.jpg

    一、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的設計要求:根據使用條件,低溫閥的設計有下列要求:

    1) 閥門(mén)在低溫介質(zhì)及周?chē)h(huán)境溫度下應具有長(cháng)時(shí)間工作的能力。

    2) 閥門(mén)不應成為低溫系統的一個(gè)顯著(zhù)熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外,如流入過(guò)多,還會(huì )使內部流體急速蒸發(fā),產(chǎn)生異常升壓,造成危險。

    3) 低溫介質(zhì)不應對手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。

    4) 直接與低溫介質(zhì)接觸的截止閥組合件應具有防爆和防火結構。

    5) 在低溫下工作的截止閥組合件無(wú)法潤滑,所以需要采取結構措施,以防止摩擦件擦傷。

    低溫截止閥32.jpg

    二、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的材料選用

    1、低溫截止閥主體材料(1) 主體材料選用應考慮的因素從金相考慮,金屬材料中除了具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅、鋁等以外,一般的鋼材在低溫狀態(tài)下會(huì )出現低溫脆性,從而降低閥門(mén)的強度和使用壽命。

    2、選擇主體材料時(shí)首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會(huì )出現低溫脆性,但因鋁及鋁合金的硬度不高,鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差,所以在低溫截止閥中的使用有一定的限制,僅在低壓和小口徑閥門(mén)中選用。

    低溫截止閥30.jpg

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析特點(diǎn):
    1、產(chǎn)品的設計制造符合美國國家標準ANSI B16.34,英國B(niǎo)S1873等標準要求
    2、閥體外型為桶形或流線(xiàn)形,造型美觀(guān),流道形狀為直通式,流體阻力小。
    3、關(guān)閉件(閥瓣)與閥座密封面采用錐面密封,關(guān)閉力小,耐沖刷,密封可靠。
    4、閥座可為更換式閥座,可任意組合與關(guān)閉件密封面材料的配對,以滿(mǎn)足工況要求,延長(cháng)使用壽命。
    5、大口徑、高壓力截止閥根據關(guān)閉力的需要閥桿的傳動(dòng)方式采用升降式,并配有滾動(dòng)軸承式采用撞擊式手輪以減輕關(guān)閉力。
    6、主體材料,內件材料、填料、墊片、緊固件的材料可按用戶(hù)要求或實(shí)際工況條件合理組合。

    低溫截止閥10.jpg

    二、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析主要選用材料表:

    零件名稱(chēng)

    閥體、閥蓋

    閥桿、閥瓣

    填料

    支架

    材料

    A352-LCB
    A352-LC3
    A351-CF8

    A182-F304

    聚四氟乙烯

    A216-WCB



    三、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析主要性能范圍:

    型號

    壓力級
    (磅級)

    常溫試驗壓力Ps(MPa)

    低溫密
    封試驗
    壓力
    Ps(MPa)

    工作溫度及適用介質(zhì)

    殼體

    密封(氣)

    上密封

    DJ40Y-150(Lb)

    150

    3.0

    0.6

    2.2

    0.6

    -46℃氨、液氮丙烷

    -101℃乙烯二氧化碳

    -196℃;甲烷液化天然氣

    DJ40Y-300(Lb)

    300

    7.5

    0.6

    5.5

    1.0

    DJ40Y-600(Lb)

    600

    15

    0.6

    11

    1.0


    四、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析執行標準:

    設計與制造:JB/T7749-95

    結構長(cháng)度:GB/T12221-89

    連接端:GB/T9113-2000,HG20592-97,SH3406-96GB/T12224-89

    檢驗與試驗:JB/T7749-95


    五、DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析性能參數:

    型號

    DJ41Y-16

    DJ41Y-16P

    DJ41Y-25

    DJ41Y-25P

    DJ41Y-40

    DJ41Y-40P

    工作壓力(MPa)

    1.6

    2.5

    4.0

    適用溫度(℃)

    -45

    -101

    -196

    適用介質(zhì)

    液化天然氣、乙烯、丙烯等低溫介質(zhì)

    材料

    閥體、閥蓋

    LCB

    LC3

    LCB

    LC3

    LCB

    LC3

    閥瓣、閥座

    鉻鎳鋼+鈷鉻鎢

    閥桿

    鉻鎳鋼


    執行標準

    設計與制造結構長(cháng)度法蘭尺寸對焊連接尺寸壓力-溫度試驗-檢驗
    ASNI BI634、BSI873ANSIB16.10ANSIBI6.5ANSIB16.25ANSIB16.34API598

    壓力測試

    公稱(chēng)壓力(Lb)強度試驗水密封試驗氣密封試驗
    MPaLbf/in2MPaLbf/in2MPaLbf/in2
    1503.14502.23150.5-0.760-100
    3007.811255.6815
    60015.3222511.21630
    90023.1335016.82440
    150038.4557528.14080
    250064.6936747.46873

    零部件材料

    體、蓋、瓣閥桿密封面墊片(環(huán))填料工作溫度適用介質(zhì)
    WCB2Cr1313Cr
    STL
    本體材料 PTFE
    尼龍
    增強柔性石墨
    13Cr/柔性石墨 SFB-2
    08軟剛 F304
    F316
    F304L
    F316L
    柔性石墨
    增強柔性石墨 SFB/260
    SFP260
    PTFE
    ≤425水、蒸汽、油品
    WC138CrMoAI
    25Cr2Mov
    ≤450
    WC6≤540
    WC9≤570
    C5C12≤540
    CF8F304≤600硝酸、醋酸、尿素
    CF3F316
    CF8MF304L
    CF3MF316L

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析150LB外形連接尺寸

    低溫截止閥04.jpg

    磅級規格LDD1D2BN-?DD0H
    150Lb1/2mmm1088960.535124-15125169
    in4.253.52.381.380.474-0.594.926.65
    3/4mmm117987043124-15125180
    in4.613.862.761.690.474-0.594.927.08
    1mmm12710879.551124-15125190
    in54.253.1320.474-0.594.927.48
    1 1/2mmm16512798.57314.34-16180347
    in6.553.882.870.564-0.627.0913.66
    2mmm203152120.59215.94-19180356
    in8.006.004.753.620.6254-0.757.0914
    2 1/2mmm216178139.510517.54-19240381
    in8.575.504.120.694-0.759.4515.00
    3mmm241190152.412719.14-1928013
    in9.57.50650.754-0.7511.0216.25
    4mmm292229190.5157248-19280500
    in11.509.007.56.190.948-0.7511.0219.68
    6mmm406279241.521625.48-22360656
    in1611.09.508.51.008-0.8814.1722.25
    8mmm495343298.5270298-22450660
    in19.513.511.7510.621.128-0.8817.7526.00

    300LB外形連接尺寸


    磅級規格LDD1D2BN-?DD0H
    300Lb1/2mmm1529566.535154-15125190
    in5.983.742.621.380,954-0.594.927.48
    3/4mmm17811782.543164-19125212
    in74.613.251.690.624-0.754.928.35
    1mmm2031248951184-19160231
    in84.93.5020.714-0.756.29.1
    1 1/2mmm229156114.57320.74-22200391
    in96.124.512.870.814-0.87815.43
    2mmm26716512792228-19200406
    in10.56.553.620.888-0.757.8716.00
    2 1/2mmm292190149105258-22240457
    in11.57.505.884.121.008-0.889.4518.00
    3mmm318210168.5127298-22280470
    in12.508.256.6251.128-0.8811.0218.50
    4mmm356254200157328-22320590
    in14.0010.007.886.191.258-0.8811.6023.23
    6mmm4443182702163712-22500711
    in17.5012.5010.628.51.4412-0.8819.6828.00
    8mmm5593813302704112-25500750
    in22.01513.0010.621.6212-10019.6829.50

    600LB外形連接尺寸

    磅級規格LDD1D2BN-?DD0H
    600Lb1/2mmm1659566.535154-15160285
    in6.53.742.621.380,954-0.596.211.22
    3/4mmm190117.582.543164-19160285
    in7.484.613.251.690.624-0.756.211.22
    1mmm2161248951184-19160313
    in8.54.93.5020.714-0.756.212.32
    1 1/2mmm241156114.573234-22240365
    in9.56.124.512.870.914-0.879.4514.17
    2mmm29216512792258-19240444
    in11.506.553.621.008-0.759.4517.50
    2 1/2mmm330190149105298-22240483
    in137.505.884.121.128-0.889.4519
    3mmm356210168127328-22280533
    in14.008.256.6251.258-0.8811.0221
    4mmm4.0627321615738.18-25360622
    in16.0010.758.56.191.58-1.0014.1724.50
    6mmm49535629221647.712-29500800
    in19.501411.58.51.8812-1.1419.6831.50
    8mmm59741934927055.612-32550927
    in23.5016.513.7510.622.1912-1.2521.6536.50

    對所生產(chǎn)的低溫閥門(mén)制定了嚴格的制造工藝和采用專(zhuān)用設備,對零件的加工進(jìn)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)中數小時(shí)(2-6小時(shí)),以釋放應力,確保材料的低溫性能,保證精加工尺寸,以防閥門(mén)在低溫工況時(shí),因溫度變化造成變形而導致的泄漏。閥門(mén)的裝配與普通閥門(mén)也不同,零件需經(jīng)過(guò)嚴格的清洗,除去任何油污,以保證使用性能。

    低溫截止閥33.jpg

    DJ41W美標磅級法蘭式低溫截止閥選型分析低溫閥門(mén)檢驗

    低溫閥門(mén)除常溫和低溫試驗外 , 還應進(jìn)行如下檢驗

    1,超低溫閥門(mén)的主要零件都應進(jìn)行深冷處理 (如何深冷處理后續我們有機會(huì )再講,下圖即為閥門(mén)的深冷處理)。

    2, 主要零件及焊縫都應做低溫沖擊試驗 , 以保證閥門(mén)在低溫工況時(shí)不脆裂 ;

    3, 閥門(mén)必須進(jìn)行常溫試驗 , 先進(jìn)行1.5 倍公稱(chēng)壓力水壓強度試驗 , 再進(jìn)行 1.1 倍公稱(chēng)壓力密封試驗 ;

    4, 水壓試驗后閥門(mén)必須清除水分 , 無(wú)油脂 , 并保持干燥 ;

    5, 每批低溫閥門(mén)都應按一定的比例抽樣進(jìn)行低溫試驗 , 低溫試驗必須在經(jīng) 1.5 倍的水 壓強度試驗之后進(jìn)行 ;

    6 ,閥門(mén)低溫試驗后,應防止空氣進(jìn)入閥門(mén)中;

    7, 閥門(mén)低溫試驗后 , 應自然升溫或用風(fēng)扇吹風(fēng) , 嚴禁用加熱等方法加速閥門(mén)升溫 ;

    8 ,閥門(mén)低溫試驗自然升溫后 , 將閥門(mén)緊固件再次上緊;

    9, 閥門(mén)入庫時(shí) , 一定要檢查閥門(mén)開(kāi)關(guān) , 確保閥門(mén)處于合理狀態(tài) ;

    10,閥門(mén)儲存和運輸過(guò)程中 , 應注意不銹鋼類(lèi)與碳鋼類(lèi)閥門(mén)分開(kāi) , 且做好防塵 、 防水 、防油和防碰傷 ;

    11 ,閥門(mén)的流向 、 泄壓方向和銘牌等 ,應按照設計單位要求進(jìn)行檢査。


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