Как выбрать задвижку для низкотемпературной среды?

ВыборзадвижкиДля низкотемпературных сред следует всесторонне рассматривать три аспекта: прочность материала, герметизирующие характеристики и конструктивный дизайн, а именно:

Прочность материала: основа низкотемпературной нехрупкости

В условиях низких температур материалы склонны терять свою прочность из-за «низкотемпературного охрупчивания», что приводит к растрескиванию задвижек. При выборе приоритет следует отдавать материалам с отличной низкотемпературной вязкостью:

Углеродистая сталь/низколегированная сталь: подходит для средних и низких температур в диапазоне от -20 ℃ до -40 ℃, например, сталь для низкотемпературных сосудов высокого давления 16MnDR с ударной вязкостью (Ak) ≥ 27 Дж при -40 ℃, что может соответствовать общим промышленным требованиям.

Нержавеющая сталь: подходит для сценариев глубоких низких температур ниже -196 ℃ (точка кипения жидкого азота), например, нержавеющая сталь 304 (сохраняет прочность при -196 ℃) и нержавеющая сталь 316 (лучшая коррозионная стойкость, подходит для влажных или агрессивных низкотемпературных сред).

Сплавы на основе никеля, такие как сплав монель (сплав Ni Cu) и никелевый сплав Inconel (сплав Ni Cr Fe), подходят для сверхнизких температур (-253 ℃, условия работы с жидким водородом) и сильных агрессивных сред без риска охрупчивания при низких температурах.

Характеристики уплотнения: гарантия отсутствия утечек

Герметизирующие свойства при низких температурахзадвижкинапрямую влияет на безопасность системы, а форму уплотнения следует выбирать в соответствии с условиями работы:

Металлическое уплотнение: Металл, покрытый медью, алюминием или гибким графитом, подходящий для сред высокого давления, высокой чистоты и низкой температуры (например, жидкий кислород), с высокой надежностью уплотнения, но высокими требованиями к точности обработки.

Неметаллическое уплотнение: политетрафторэтилен (ПТФЭ, термостойкость -200℃~260℃), наполненный модифицированный ПТФЭ (повышенная износостойкость), подходит для сценариев среднего и низкого давления; Гибкий графит (температурная стойкость -200 ℃ ~ 1650 ℃), устойчивый как к низким, так и к высоким температурам, подходит для чередующихся условий работы при высоких и низких температурах.

Сильфонное уплотнение: металлические сильфоны (например, сильфоны из нержавеющей стали 316) обеспечивают «нулевую утечку» и подходят для высокотоксичных, легковоспламеняющихся и низкотемпературных сред (таких как жидкий хлор), избегая при этом прямого контакта между штоком клапана и средой, что продлевает срок службы.

Конструктивное проектирование: оптимизация для адаптации к условиям эксплуатации при низких температурах

Низкая температуразадвижкинеобходимо снизить потери на холод и избежать концентрации напряжений за счет структурной оптимизации:

Конструкция с длинной шейкой: шток клапана имеет длинную горловину (обычно длиной 100-300 мм), которая может блокировать передачу холодной энергии от корпуса клапана к рабочему концу, предотвращать обморожение операторов и уменьшать передачу внешнего тепла в низкотемпературную среду (избегая газификации среды и избыточного давления).

Предотвращение замерзания и изоляция: изоляционный слой (например, из пенополиуретана или минеральной ваты) может быть установлен на внешней стороне корпуса клапана, чтобы уменьшить потерю охлаждающей способности; Некоторые задвижки имеют «дыхательные отверстия» для безопасного отвода следов утечек низкотемпературной среды и предотвращения накопления инея на уплотнении стержня клапана.

Конструкция с защитой от гидроудара: сердечник и седло клапана имеют обтекаемую конструкцию для уменьшения гидроудара, вызванного внезапными изменениями расхода среды (корпус клапана имеет слабую ударопрочность при низких температурах, и гидравлический удар может привести к разрыву).