高溫對(duì)閥門(mén)內(nèi)密封性能的莫須有
隨著酒精、化工和燃?xì)庑挟?dāng)?shù)难杆偻?尤其是風(fēng)化自然氣(LNG)作為一種新興能源的寬泛利用,招致LNG用深冷閥門(mén)的需要量大增。依據(jù)行政區(qū)劃能源策略,我國(guó)將踴躍參加社會(huì)油氣商場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。眼前,行政區(qū)劃發(fā)改委曾經(jīng)規(guī)劃在廣東、福建、上海、山東、浙江、江蘇、天津及遼寧等地振興11座自然氣吸收站,并經(jīng)過(guò)LNG船從海外一大批進(jìn)口自然氣。LNG吸收站、LNG運(yùn)載船以及到用戶端的輸送管路上,都須要用到一大批的閥門(mén)。因?yàn)長(zhǎng)NG常壓下的熱度為-162℃,且易爆易爆,因而在設(shè)計(jì)LNG深冷閥門(mén)時(shí),對(duì)其密封性能提出了更高和更寬大的務(wù)求。
閥門(mén)的密封性能是考勤閥門(mén)品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一,其重要囊括在兩個(gè)上面,即內(nèi)密封性能和外密封性能。內(nèi)密封是指閥座與開(kāi)放件之間對(duì)介質(zhì)所達(dá)成的密封水平。如球閥的圓球與閥座之間的密封,蝶閥的蝶板與閥座之間的密封,截止閥的閥瓣與閥座之間的密封,閘閥的閘板與閥座之間的密封等。該署密封型式重要有立體密封、球面密封及錐面密封等。密封資料能夠分為非金屬對(duì)非非金屬資料密封和非金屬對(duì)非金屬資料密封。
非非金屬密封副
在常溫下作業(yè)的球閥和蝶閥等正常均采納非金屬對(duì)非非金屬資料密封副。因?yàn)榉欠墙饘儋Y料的彈性大,失掉密封所需的比壓小,因而密封性好。然而在高溫狀態(tài)下,因?yàn)榉欠墙饘儋Y料的收縮系數(shù)較非金屬資料大得多,使得其高溫時(shí)的膨脹量與非金屬密封件、閥體等配合件的膨脹量相差較大,從而招致密封比壓重大升高而產(chǎn)生無(wú)奈密封的后果。大少數(shù)非非金屬資料在深寒熱度下會(huì)變硬和變脆,失掉韌性,從而招致冷流和應(yīng)力松弛。如橡膠在熱度低于其玻璃化熱度時(shí),會(huì)徹底失掉彈性,變成玻璃態(tài),失掉其密封性。
另外橡膠在LNG介質(zhì)中存在泡脹性,也無(wú)奈用來(lái)LNG閥門(mén)。因而眼前在設(shè)計(jì)高溫閥門(mén)時(shí),正常熱度低于-70℃時(shí)不復(fù)采納非非金屬密封副資料,或?qū)⒎欠墙饘儋Y料經(jīng)過(guò)非凡工藝加工成非金屬與非非金屬?gòu)?fù)合構(gòu)造型式。
據(jù)海外材料記錄,也有全體非非金屬資料能夠在深冷狀態(tài)下很好的利用。在70年歲,愛(ài)爾蘭合金無(wú)限公司的一種新型塑料“slipshod”,是一種超高分子量的聚乙烯,在-269℃熱度仍存在很好的韌性,接受定然沖鋒陷陣應(yīng)力時(shí)一直裂,而且能維持比較的抗磨性。法國(guó)研制的Mylar型塑料在液氫(-253℃)熱度下仍存在比較的彈性。前蘇聯(lián)H.T.洛馬寧柯的聚碳酸脂密封座在液氮(-196℃)熱度下繼續(xù)密封性嘗試,數(shù)據(jù)表明聚碳酸脂在高溫下存在良好的密封動(dòng)機(jī)。
非金屬密封副
在高溫條件下,非金屬資料的強(qiáng)度和硬度普及,塑性和韌性升高,出現(xiàn)出相反水平的高溫冷脆景象,重大莫須有到閥門(mén)的性能和保險(xiǎn)。為了預(yù)防資料在高溫下的低應(yīng)力脆斷,在設(shè)計(jì)高溫閥門(mén)時(shí),正常熱度高于-100℃采納鐵素體不銹鋼資料,而熱度低于-100℃時(shí),閥體、閥蓋、閥桿、密封座等大多采納存在面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。但因鋁及鋁合金的硬度不高,密書(shū)皮的耐磨、耐擦傷性能較差,因而在高溫閥門(mén)中利用極少。
正常運(yùn)用奧氏體不銹鋼資料居多,罕用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2(304、316L)等,該署資料沒(méi)有高溫冷脆臨界熱度,在高溫條件下,仍能維持較高的韌性。
然而,奧氏體不銹鋼作為高溫閥門(mén)的非金屬密封副資料也存在著某些有余。所以這類資料的大全體在常溫下在于亞穩(wěn)固狀態(tài),當(dāng)熱度升高到相變點(diǎn)(MS)以次時(shí),資料中的奧氏領(lǐng)會(huì)轉(zhuǎn)變成馬氏體。關(guān)于體心立方晶格的馬氏體致密度低于面心立方晶格的奧氏體,且因?yàn)槿w碳原子團(tuán)規(guī)定化排列龍盤(pán)虎踞體心立方點(diǎn)防區(qū)位,使晶格沿C軸位置豐富,從而體積產(chǎn)生變遷導(dǎo)致外部應(yīng)力的增多,使本來(lái)經(jīng)研磨后達(dá)成密封務(wù)求的密書(shū)皮產(chǎn)生翹曲變形,造成密封生效。
除非高溫相變導(dǎo)致密書(shū)皮變形生效外,因?yàn)檎麢C(jī)各全體的熱度差或因?yàn)橄喾促Y料間物感性能的差距,導(dǎo)致膨脹不均,也會(huì)產(chǎn)生溫變應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力低于資料的彈性極時(shí)艱,就會(huì)在密書(shū)皮產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲。當(dāng)某一全體的溫變應(yīng)力勝于了資料的屈從極時(shí)艱,整機(jī)將產(chǎn)生不行逆轉(zhuǎn)的扭曲變形,同樣會(huì)造成密書(shū)皮的生效,莫須有密封動(dòng)機(jī)。
對(duì)準(zhǔn)高溫對(duì)非金屬密封副的莫須有,務(wù)必采取相應(yīng)的措施,以使非金屬密書(shū)皮的變形最小或密書(shū)皮的變形對(duì)密封性能的莫須有最小。率先在資料上面放量選用金相組織穩(wěn)固性較高的資料(如316L但利潤(rùn)較高)。其次關(guān)于閥體、閥蓋、閥桿、密封件等奧氏體資料制作的整機(jī)務(wù)必繼續(xù)高溫解決,以使資料的馬氏體轉(zhuǎn)變和變形失去充足繼續(xù)后再繼續(xù)精加工。高溫解決的熱度應(yīng)低于資料相變熱度(MS)且低于閥門(mén)理論作業(yè)熱度,解決工夫以2～4h為宜,如須要能夠繼續(xù)屢次高溫解決或繼續(xù)適當(dāng)?shù)臅r(shí)效解決。除非之上措施,在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)也要繼續(xù)思忖,以升高密書(shū)皮變形對(duì)密封性能的莫須有,如在繼續(xù)閘閥、球閥和蝶閥設(shè)計(jì)時(shí)能夠思忖采納彈性密封構(gòu)造,以使高溫變形失去全體彌補(bǔ)。關(guān)于截止閥應(yīng)采納錐面密封構(gòu)造,使高溫變形對(duì)密書(shū)皮的莫須有較小。
|
