阀门知识
了解低温阀门材料的设计要求
作者： 时间：2022-11-14 10:00:53 阅读：132
低温阀门是一种工作在低温介质中的阀门。随着现代科学技术的发展，低温工程产品的生产规模不断扩大，液氧、液氮、液化石油气得到广泛应用。尤其是液化天然气越来越受到世界各国的重视。液氨、液氢、液氦、液氧和液化天然气的温度分别为-269℃、-254℃、-196℃、-183℃和-162℃。上述物质的液化、分馏、运输和储存需要大量的低温阀门。低温阀门的应用越来越广泛，对低温阀门的需求也越来越大。低温阀门的技术性能和工作特性也在不断提高。
低温阀的温度等级：
国外根据各种不同气体在常压下的液化温度一般分为六种温度级。
一级为 0~-46℃；二级为-47~-60℃；三级为-61~-70 ℃；四级为-70~-101 ℃；五级为-102~-196℃；六级为-253 ℃以下。
一般将-46~-150 ℃称为低温，-150 ℃以下称为超低温。
低温阀的材料选用：
1.低温阀门的隔热性能
低温阀门的绝热能力可以通过阀门进入低温介质的热流Q1与通过的低温介质的质量比来衡量。但是，当介质类型不变，只有流量变化时，其值会发生变化。因此，用这种方法作为评价低温阀门隔热能力的指标显然是不合适的。指标KT可用于统一比较。
式中：P--单位时间内进入低温介质的热量，W，P=Q1/T；
αT-比例系数，考虑到低温阀门一般在液氮中进行试验，故取αT=0.0216；
ΔT-周围环境温度（20℃）与低温介质温度之间的差值，℃；
DN-阀门的公称通径，m。
KT值对于同一种介质近似常数，只和阀门本身性质有关。
2.低温阀门的冷却性能
低温阀门的冷却性能是指低温阀门从常温冷却到工作温度的能力。这一性能可以利用阀门在上述过程中所消耗的能量，即在上述过程中阀门传给低温介质的热量Q2来衡量。对于周期性工作的低温阀门来说冷却性能指标有着极其重要的意义。但仅仅用Q2来衡量低温阀门冷却性能是不够的，可采用如下指标：
3.低温阀门启闭密封件的工作性能
在低温条件下，密封件的性能往往遭到破坏，为了实现可靠密封，必须采用合理的密封结构或者加大密封比压。因此，需要对密封效果进行评价。
可以采用与泄漏量有关的参数来衡量低温阀门的密封能力，即：
式中ΔV--在工作寿命期限内气体的平均渗漏量，m3/s。
4.低温阀门表面不结冰的情况
阀门在低温下工作时，其表面不应结露，也不应结冰。阀门外表面是否结冰首先取决于环境空气温度与零件表面温度的差值δT1，其次取决于空气的露点温度。事实上，全天候条件下完全消除结露是非常困难的。但如果δT1满足一定条件，结冰的可能性会大大降低，阀面不结冰的条件是δT1≤5℃。
表1显示了低温阀门的一些技术水平指标。可以看出，随着公称直径的增加，阀门的性能提高。因此，Kr和Km指示器的要求应根据不同的公称直径而改变。Km的值还取决于阀门的类型、阀壳的材料及其部件的结构完善程度。一般来说蝶阀的Km指标最好，但是蝶阀的低温密封性能不是很好，所以只用来调节介质流量；而截止阀和闸阀的性能次之，低温密封性能更好，所以在工业领域中常被用来切断介质。
表1气动真空绝热低温阀技术水平指标
阀体、阀盖、阀座 阀瓣(闸板)材料的选用：
这些主要零件的选材原则大致如下:温度高于-100℃时选用铁素体钢；当温度低于-100℃时，选用奥氏体不锈钢；设计时，根据最低使用温度选择合适的材料。
阀杆紧固件的材料选择:
当温度高于-100℃时，阀杆和螺栓采用镍、铬钼等合金钢，适当热处理，提高抗拉强度，防止螺纹咬入。当温度低于-100℃时，采用奥氏体不锈耐酸钢制造。然而，18-8耐酸钢的低硬度会导致阀杆和填料相互摩擦，导致填料处泄漏。因此，阀杆表面必须镀铬，或氮化并镀镍和磷，以提高表面硬度。热喷涂技术也可用于表面喷涂钼、STL等耐磨耐蚀合金。为防止螺母和螺栓被打死，螺母一般用钼钢或镍钢制造，螺纹表面涂有二硫化钼。
低温阀门垫片和填料的选择:
随着温度的降低，氟塑料的收缩很大，会降低密封性能，容易造成泄漏。石棉填料无法避免渗、漏。橡胶能使天然气膨胀，不能在低温下使用。在低温阀门的设计中，一方面在结构设计上保证填料接近环境温度，例如采用长颈阀盖结构，使填料箱尽可能远离低温介质，另一方面在选择填料时要考虑填料的低温特性。低温阀门通常使用浸有四氟乙烯的石棉填料。
柔性石墨是一种优良的密封材料。这种材料不透气不透液，厚度方向有10%~15%的弹性。可以用较低的紧固件压力实现密封。它是自润滑的，可以用作阀门填料，防止填料与阀门一起磨损。柔性石墨填料的温度范围为-200~870℃。