低溫控制下閥門的設(shè)計(jì)與制造

陳長奔，閤享平，鄭益豐

（五洲閥門股份有限公司，浙江 溫州 325024）

目前，閥門行業(yè)正處于擴(kuò)大發(fā)展的重要時(shí)期，良性的市場競爭能夠全面提升閥門企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)水平和技術(shù)水平。此次研究主要分析低溫控制下閥門的設(shè)計(jì)與制造工藝，希望此次研究能夠促進(jìn)我國低溫控制下閥門的發(fā)展。

1 低溫控制閥門的設(shè)計(jì)

1.1 低溫控制閥門簡介

在天然氣產(chǎn)業(yè)、化工領(lǐng)域以及空氣隔離提純處理系統(tǒng)當(dāng)中，低控閥門設(shè)備已經(jīng)不可或缺，閥門質(zhì)量的優(yōu)劣不僅會(huì)對設(shè)備安全運(yùn)行造成直接影響，還會(huì)影響閥門的運(yùn)行狀態(tài)，更會(huì)影響工廠產(chǎn)能和生產(chǎn)效率，所以高質(zhì)量的閥門對工業(yè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行起著極大的作用。

低控閥門主要應(yīng)用液態(tài)惰性氣體和液態(tài)氮，利用低溫控制對閥門的觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行改變，從而對閥門的狀態(tài)進(jìn)行控制。由于需要控制閥門溫度變化的情況，因此，閥門在低溫狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)需要注意啟閉件開啟時(shí)室溫與低溫接觸后產(chǎn)生的汽化現(xiàn)象造成升溫，并使低溫條件下填料函失敗，導(dǎo)致閥門控制異常。承壓器件對因溫度變化而產(chǎn)生的氣壓變化的承受能力，會(huì)對閥門的運(yùn)行及安全使用造成直接影響。

1.2 低控閥門的設(shè)計(jì)理念

低控閥門在溫度控制方面表現(xiàn)良好，能夠確保閥門的密封性，避免在低溫條件下影響填料的密封性能，還能夠確保設(shè)備材料熱導(dǎo)效應(yīng)和變形不會(huì)影響設(shè)備的使用性能，再加上泄壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠避免由于設(shè)備內(nèi)腔異常升壓造成的安全事故。低控閥門所使用的材料要求能夠全面應(yīng)用于低溫條件下，并能夠確保耐沖破壞性和穩(wěn)定性。低控閥門中，連接設(shè)備和管道都具有良好的承壓能力，能確保閥門的密封性和不變形性，不會(huì)在閥門運(yùn)行期間出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，同時(shí)還能夠避免在低溫條件下集中出現(xiàn)低溫脆化，避免沖擊凹凸不平的地方，確保閥門的剛性和韌性。

在低溫條件下合理選擇材料，能夠確保閥門的硬度、韌性、抗拉性以及可塑性等，避免由于韌性降低和出現(xiàn)變形情況而嚴(yán)重影響閥門的密封性和安全性。所以在選擇低溫控制材料時(shí)，需要全面分析閥門可承受范圍內(nèi)的最低工作溫度、最大韌度和最高穩(wěn)定性能。

1.3 常用的低溫控制閥門型式

低溫控制閥門包括球閥、截止閥、止回閥、減壓閥、閘閥和蝶閥等。其中，低溫蝶閥、球閥、截止閥及閘閥屬于常用閘門，例如MSSSP-134標(biāo)準(zhǔn)中的低溫閘閥、蝶閥及球閥等，BS 6364標(biāo)準(zhǔn)中的低溫止回閥、截止閥、閘閥、球閥等。

2 低溫控制閥門的制造

在制造低溫控制閥門時(shí)，為了有效提升低溫工況下密封面的咬合效果，需要提升密封面的硬度，使閘板面封面與閘座密封面之間形成一個(gè)較大的硬度差。

閥門材料需要進(jìn)行深冷處理。深冷處理是利用冷媒作為冷卻介質(zhì)，對材料進(jìn)行程序化深冷處理（－196℃）和低溫回火，從而達(dá)到改善和強(qiáng)化金屬材料性能的目的，是近年來國際上一種最新的改善和強(qiáng)化金屬材料性能的工藝技術(shù)，是目前最有效、最經(jīng)濟(jì)的一種技術(shù)手段。在常溫狀態(tài)下，低溫控制閥門的密封墊片也需要具備良好的韌性和密封性，墊片會(huì)隨著溫度的不斷降低而出現(xiàn)硬化，因此選擇良好韌性的墊片能夠全面滿足低溫條件要求；亦可采用新型的彈性蓄能圈密封結(jié)構(gòu)，此種密封結(jié)構(gòu)具有良好的低溫密封性能。

低溫控制閥門受溫度降低而產(chǎn)生的形變較大，而提升閥門的加工制造精度能夠提升閥門的密封性能和使用穩(wěn)定性。

3 檢測低溫控制閥門

低溫控制閥門由于工作環(huán)境特殊，因此在使用期間不僅需要對其進(jìn)行簡單的測試，而要進(jìn)行特殊檢測。所謂的“特殊檢測”，主要是對其進(jìn)行低溫控制檢測，檢測材料選擇的合理性、閥門在低溫工況下使用的穩(wěn)定性、用戶體驗(yàn)反饋以及磨損程度等。通過檢測以上內(nèi)容，能夠全方位地了解低溫控制閥門在實(shí)際應(yīng)用期間可能會(huì)遇到的各項(xiàng)問題，有利于創(chuàng)新和革新低溫控制閥門技術(shù)，并對其存在弊端進(jìn)行有效改進(jìn)，研究工作者可以通過以上措施學(xué)習(xí)低溫控制閥門的檢驗(yàn)。

3.1 常規(guī)檢查

在對低溫控制閥門進(jìn)行常規(guī)檢查時(shí)，主要是進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，簡單測試和記錄閥門的開啟和關(guān)閉、氣壓和水壓情況等。在對以上項(xiàng)目進(jìn)行測試之后，能夠明確用戶實(shí)際需求，最大限度地滿足用戶需求。

3.2 低溫試驗(yàn)

在對閥門進(jìn)行低溫試驗(yàn)時(shí)，主要根據(jù)用戶需求和閥門的使用性能，并在此基礎(chǔ)之上提出在低溫狀態(tài)下使用低溫控制技術(shù)檢測設(shè)備的密封性能和基本性能。低溫試驗(yàn)的目的主要是全面確保器件咬合密封性、閥門測試靈活度、螺栓硬化強(qiáng)度等。在對閥門各個(gè)部件進(jìn)行檢測后，需要將液態(tài)氮置于低溫環(huán)境當(dāng)中，如果控制臺(tái)溫度能夠全面達(dá)到閥門要求的控制溫度，需要將閥門置于冷卻槽當(dāng)中，對閥門的泄漏量和泄漏程度進(jìn)行測量。在低溫閥門測量完成之后，需要依次拆卸各零部件，對零部件的損壞情況和磨損程度進(jìn)行檢查，這樣能夠從整體上對低溫控制下閥門的檢測結(jié)果進(jìn)行分析和研究。

4 低溫控制閥門的安裝要求

由于低溫控制閥門結(jié)構(gòu)具有特殊性，因此在實(shí)際安裝期間需要注重其特殊性。低溫閥門具有長頸閥蓋結(jié)構(gòu)特征，在安裝低溫控制閥門的閥桿時(shí)需要將其方向控制在垂直向上的45°范圍內(nèi)，不要在垂直管線上安裝，避免低溫介質(zhì)彌漫到閥蓋的加長部分，降低閥門填料的密封性能，將冷量向閥門手柄傳遞，威脅操作人員的生命安全。對于存在泄壓結(jié)構(gòu)的低溫控制閥門來說，在安裝期間需要注重閥門泄壓方向的各項(xiàng)要求，在工藝流程圖上標(biāo)注出閥門泄壓的方向，并且將標(biāo)注展現(xiàn)在管道軸測量圖紙上。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過學(xué)習(xí)和研究低溫控制下閥門的各項(xiàng)基礎(chǔ)理論，全面明確了低溫控制閥門的應(yīng)用范圍和基本特點(diǎn)，在對低溫控制閥門檢測要點(diǎn)和制造技術(shù)進(jìn)行研究分析之后，能夠全面提升我國閥門產(chǎn)業(yè)在國際競爭中的地位，全面擴(kuò)大閥門行業(yè)的發(fā)展空間，全面減少閥門產(chǎn)業(yè)制造生產(chǎn)的浪費(fèi)現(xiàn)象，使閥門制造產(chǎn)業(yè)和設(shè)計(jì)人員能夠全面發(fā)揮自身技術(shù)水平，提升閥門產(chǎn)業(yè)在科技行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展水平，以此促進(jìn)我國信息化產(chǎn)業(yè)和科技化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

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