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低溫與超低溫閥門材料的選擇

時間:2015-07-19 09:41來源:中國泵閥網 作者:admin
閥門設計和選材時必須重點考慮的問題之一是閥門的工作溫度。為了規范閥門主體材料的適宜工作溫度, 從各種類型的閥門用鋼和合金牌號的材料性能方面對我國石油化工、化工、化肥

  閥門設計和選材時必須重點考慮的問題之一是閥門的工作溫度。為了規范閥門主體材料的適宜工作溫度, 從各種類型的閥門用鋼和合金牌號的材料性能方面對我國石油化工、化工、化肥、電力及冶金等行業用的閥門主體材料的適宜工作溫度及相關要求作出了明確的規定, 供閥門產品設計、制造及檢驗時用。另外, 從技術管理和生產管理及物資采購等方面考慮, 對每種類型的鋼應選用綜合性能良好的, 不宜選用過多的鋼號和合金牌號, 以防造成混亂。
  超低溫閥門材料
  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:
  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控標準。其熱處理工藝復雜, 需要多次作調質處理, 方能達到標準要求的低溫沖擊韌性的要求, 生產周期長。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。
  閥門工作介質為水、蒸汽、空氣和油品等非腐蝕性物質時, 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, 考慮到介質的工作溫度有可能波動, 因此, 一般碳素鋼的使用溫度不應超過 400 ℃。
  閥門的主體材料日趨多樣化, 高參數化。閥門所對應的工作介質也更加復雜, 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, 是設計、制造、采購及使用閥門的有關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。
  低溫閥門介紹:
  適用于適用于介質溫度-40℃~ -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,接受基地及衛星站,空分設備,石油化工尾氣分離設備,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。輸出的液態低溫介質如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產品等,不但易燃易爆,而且在升溫時要氣化,氣化時,體積膨脹數百倍。
  液化天然氣閥門的材料非常重要,材質不合格,會造成殼體及密封面的外漏或內漏;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。導致液化天然氣介質泄漏引起爆炸。因此,在開發、設計、研制液化天然氣閥門的過程中,材質是首要關鍵的問題。
  經過多年制造,已積累了豐富的經驗,從設計、工藝到制造日趨成熟,并已開發形成了低溫閥門的系列產品。
  低溫閥門標準與產品結構:
  1.設計:API6D、JB/T7749
  2.閥門常規檢查和試驗:按API598標準。
  3.閥門低溫檢查和試驗:按JB/T7749。
  4.驅動方式: 手動、傘齒輪傳動及電動驅動裝置。
  5.閥座形式: 閥座采用焊接結構,密封面堆焊鈷基硬質合金,保證閥門的密封性能。
  6.閘板采用彈性結構,在進壓端設計卸壓孔。
  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,蝶閥采用長頸結構,以保護填料。
  9.超低溫球閥標準:JB/T8861-2004
  低溫閥門產品規格和設計參數:
  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:液化天然氣、乙烯、丙烯等。
  7.驅動方式:手動、傘齒輪傳動、電動 。
  低溫閥門制造和試驗:
  低溫閥門的生產制定了嚴格的制造工藝和采用專用設備,對零件的加工進行嚴格的質量控制。經特殊的低溫處理,將粗加工的零件置于冷卻介質中數小時(2-6小時),以釋放應力,確保材料的低溫性能,保證精加工尺寸,以防閥門在低溫工況時,因溫度變化造成變形而導致的泄漏。閥門的裝配與普通閥門也不同,零件需經過嚴格的清洗,除去任何油污,以保證使用性能。

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