Caratteristiche della valvola a globo criogenica in acciaio forgiato e selezione della struttura

La valvola a globo criogenica in acciaio forgiato è adatta per il sistema di gestione delle apparecchiature di stoccaggio e trasporto di liquidi criogenici. Ha le caratteristiche di un interruttore flessibile e di una tenuta affidabile. Può essere utilizzato anche per sistemi di gestione di altri mezzi a bassa temperatura e criogenici. La valvola di intercettazione della temperatura normale significa che la temperatura di esercizio del fluido è compresa tra -40 e +500 gradi e anche il materiale del corpo della valvola è diverso. La valvola di arresto a bassa temperatura si riferisce principalmente alla valvola di arresto nel sistema a fluido liquido a bassa temperatura con una temperatura media di -196~-150 gradi.

Le valvole a globo criogeniche in acciaio forgiato, in particolare le valvole a temperatura ultrabassa, hanno temperature di esercizio estremamente basse. Quando si progetta questo tipo di valvola, oltre a seguire i principi generali di progettazione delle valvole, sono presenti anche alcune innovazioni speciali.

1. Progettazione di valvole criogeniche

In base alle condizioni d'uso, la progettazione delle valvole criogeniche presenta i seguenti requisiti:

1) La valvola dovrebbe avere la capacità di funzionare a lungo nel mezzo a bassa temperatura e nella temperatura ambiente.

2) La valvola non deve diventare una fonte di calore significativa per il sistema criogenico. Questo perché l'afflusso di calore non solo riduce l'efficienza termica, ma se l'afflusso è eccessivo, il fluido interno evaporerà rapidamente, provocando un aumento anomalo della pressione e causando pericolo.

3) Il fluido a bassa temperatura non dovrebbe avere effetti dannosi sul funzionamento del volantino e sulle prestazioni di tenuta della guarnizione.

4) Il gruppo valvola direttamente a contatto con il mezzo criogenico deve avere una struttura a prova di esplosione e ignifuga.

5) I gruppi valvola che funzionano a basse temperature non possono essere lubrificati, quindi è necessario adottare misure strutturali per evitare che le parti soggette ad attrito si graffino.

2. Selezione dei materiali della struttura della valvola criogenica

1. Il materiale principale della valvola criogenica

(1) Fattori da considerare nella scelta del materiale principale Dalla considerazione della metallografia, oltre all'acciaio austenitico, rame, alluminio, ecc. con reticolo cubico a facce centrate, l'acciaio generale avrà una bassa temperatura a bassa temperatura. Fragilità, riducendo così la resistenza e la durata della valvola.

Quando si sceglie il materiale principale, scegliere innanzitutto il materiale adatto a lavorare a bassa temperatura. L'alluminio non mostrerà fragilità alle basse temperature, ma poiché la durezza dell'alluminio e delle leghe di alluminio non è elevata, la superficie di tenuta dell'alluminio ha scarsa resistenza all'usura e ai graffi, quindi ci sono alcune restrizioni sul suo utilizzo nelle valvole a bassa temperatura . Opzionale per valvole di piccolo diametro.

I materiali che funzionano a basse temperature devono garantire le loro prestazioni a bassa temperatura, principalmente per garantire la loro resistenza agli urti a freddo. Le parti interne della valvola devono essere selezionate correttamente per far sì che abbia una resistenza agli shock freddi sufficiente per prevenire la frattura. L'acciaio legato al C e al Cr perde rapidamente la sua resistenza agli urti quando è inferiore a -20 ℃, quindi la temperatura di servizio è limitata rispettivamente a -30 ℃ e -50 ℃. L'acciaio al nichel con il 3,5% di Ni può essere utilizzato fino a -100°C, mentre l'acciaio al nichel con il 9% di Ni può essere utilizzato fino a -192°C. A temperature più basse (-273°C) possono essere utilizzati acciaio inossidabile austenitico, nichel, Monel, Hastelloy, titanio, leghe di alluminio e bronzo.

1) La temperatura minima di esercizio della valvola;

2)Proprietà meccaniche richieste dai materiali metallici per mantenere le condizioni di lavoro a basse temperature, in particolare resistenza agli urti, allungamento relativo e stabilità strutturale;

3) In caso di bassa temperatura e assenza di lubrificazione ad olio, ha una buona resistenza all'attrito;

4) Ha una buona resistenza alla corrosione;

5) Quando si utilizza la connessione di saldatura, è necessario considerare anche le prestazioni di saldatura del materiale.

(2) Selezione dei materiali per il corpo valvola, il coperchio della valvola, la sede della valvola e il disco della valvola (saracinesca)

Il principio di selezione dei materiali di queste parti principali è approssimativamente il seguente: l'acciaio ferritico deve essere utilizzato quando la temperatura è superiore a -100 ℃; l'acciaio austenitico dovrebbe essere utilizzato quando la temperatura è inferiore a -100 ℃; rame e alluminio possono essere utilizzati per valvole a bassa pressione e di piccolo diametro. E altri materiali.

Durante la progettazione, selezionare i materiali appropriati in base alla temperatura operativa più bassa.

(3) Materiale dello stelo della valvola e degli elementi di fissaggio

1. Quando la temperatura è superiore a -100 ℃, il materiale dello stelo della valvola e del bullone deve essere Ni, Cr-Mo e altri acciai legati, dopo un adeguato trattamento termico, al fine di migliorare la resistenza alla trazione e prevenire il morso del filo. Quando la temperatura è inferiore a -100 ℃, è realizzato in acciaio inossidabile austenitico resistente agli acidi. Tuttavia, l'acciaio 18-8 resistente agli acidi ha una bassa durezza, il che causerà il graffio reciproco dello stelo della valvola e della baderna, con conseguenti perdite sulla baderna. Pertanto, la superficie dello stelo della valvola deve essere placcata con cromo duro (lo spessore del rivestimento è 0,04-0,06 mm), oppure essere nitrurata e placcata al nichel-fosforo per migliorare la durezza superficiale. Per evitare il grippaggio del dado e del bullone, il dado è generalmente realizzato in acciaio al Mo o acciaio al Ni e la superficie della filettatura è rivestita con bisolfuro di molibdeno.

2. Selezione delle guarnizioni delle valvole criogeniche e dei materiali di imballaggio: man mano che la temperatura diminuisce, la plastica del fluoro si restringe notevolmente, riducendo le prestazioni di tenuta e causando facilmente perdite. Il riempitivo di amianto non può evitare perdite di permeabilità. La gomma ha proprietà di rigonfiamento rispetto al gas naturale liquefatto e non può essere utilizzata a basse temperature. Nella progettazione delle valvole criogeniche, da un lato, il design strutturale garantisce che la baderna sia vicina alla temperatura ambiente. Ad esempio, per separare la scatola di tenuta viene utilizzata una struttura di copertura della valvola a collo lungo