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      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析
      點(diǎn)擊次數(shù):1162      更新時(shí)間:2024-08-08

      一、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析產(chǎn)品概述:

      低溫截止閥 溫度范圍 -46℃- +200℃  -100℃- +200℃ -196℃-200℃ -230℃- +200℃低溫截止閥適用于低溫液體貯運(yùn)設(shè)備的管理系統(tǒng),具有開(kāi)關(guān)靈活、密封可靠的特點(diǎn),也可用于其他低溫和深冷介質(zhì)的管理系統(tǒng).

      低溫截止閥通常指工作溫度低于 -110℃ 的截止閥門(mén),廣泛應(yīng)用于液化天然氣,液化石油氣體和其它低溫行業(yè)。目前可制造適用溫度達(dá) -196℃ 的低溫截止閥,全部零件采用液氮進(jìn)行低溫預(yù)處理,避免使用過(guò)程中密封變形泄露。低溫截止閥是一種工作在低溫氣氫或液氫介質(zhì)中,用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì)的裝置。針對(duì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作的問(wèn)題,進(jìn)行了故障分析,通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu),使閥門(mén)正常運(yùn)行于試驗(yàn)系統(tǒng)中。

      低溫截止閥01.jpg

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析

      1.結(jié)構(gòu)組成

      低溫截止閥由閥體、閥瓣、閥桿和汽缸等組成。閥體、閥蓋和閥桿等均采用不銹鋼,閥瓣采用銅。上下兩段閥桿中間用環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布板實(shí)現(xiàn)絕熱,法蘭密封面采用鋁墊片,填料使用聚四氟乙烯,汽缸使用雙特密封,以減小摩擦力,閥門(mén)整體采用聚氨酯發(fā)泡保溫。

      2.材料選用

      低溫截止閥用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和復(fù)原性,因此一般選擇性能變化小的墊片材料。如浸漬聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件填料,而玻璃鋼由于導(dǎo)熱系數(shù)很小,大多用作熱橋元件。

      3.密封結(jié)構(gòu)

      在關(guān)閉件設(shè)計(jì)時(shí),閥座采用較硬的材料不銹鋼,閥瓣采用較軟的材料銅,當(dāng)?shù)蜏叵聤W氏體發(fā)生相變時(shí),密封面高低不平,軟材料在操作力的作用下產(chǎn)生形變而使其與閥座貼合緊密,補(bǔ)償由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力引起的材料變形,解決了高壓低溫工況下的密封性問(wèn)題。

      4.絕熱結(jié)構(gòu)

      為較好地實(shí)現(xiàn)低溫截止閥的絕熱,將閥蓋設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu),加長(zhǎng)熱橋,防止因填料函部分過(guò)冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結(jié)霜,影響使用。采用隔熱墊(材料為環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布)將閥桿分為上、下兩部分,減小熱流,實(shí)現(xiàn)絕熱。閥門(mén)整體采用外絕熱形式,使用聚氨脂發(fā)泡保溫,保溫層厚200mm。

      5.故障分析

      低溫截止閥應(yīng)用于試驗(yàn)系統(tǒng)后,出現(xiàn)了無(wú)法動(dòng)作的故障。在對(duì)該閥解體后發(fā)現(xiàn),閥桿與閥蓋出現(xiàn)了咬合,閥桿表面的中心線對(duì)稱(chēng)位置處有兩處較深的劃痕,與之相配的閥蓋下法蘭相應(yīng)位置上也有兩處劃痕。經(jīng)過(guò)分析,引起故障的原因有兩方面。

      (1)存儲(chǔ)期

      閥門(mén)存放期間水平放置并處于開(kāi)啟狀態(tài),閥桿與閥瓣形成懸臂梁結(jié)構(gòu),懸臂長(zhǎng)147mm,懸臂重4.8kg。由于重力作用引起下閥桿彎曲,使得下閥桿和閥蓋法蘭孔同軸度偏差增大。原設(shè)計(jì)中同軸度zui大偏差為0.1mm,拆除后實(shí)測(cè)同軸度偏差約為0.4mm。由于兩零件材料均為OCr18Ni9不銹鋼,低溫下無(wú)法進(jìn)行潤(rùn)滑,動(dòng)作時(shí)由于同軸度偏差大產(chǎn)生咬合現(xiàn)象。

      (2)加工期

      經(jīng)檢查,閥蓋上的銷(xiāo)釘槽沒(méi)有按圖紙加工。將圖紙中的方形槽加工成圓弧形槽,影響了銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽的正常配合,下閥桿承受側(cè)向力,從而導(dǎo)致下閥桿和閥蓋產(chǎn)生干涉。

      美標(biāo)截止閥24.jpg

      6.DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析改進(jìn)措施

      (1)閥桿與閥蓋配合部分

      在下閥桿?1mm處壓入一個(gè)H62銅套,不銹鋼OCr18Ni9硬度160HB,黃銅H62硬度56HB,采用這種方式可避免同種材料直接接觸而產(chǎn)生咬合現(xiàn)象。將閥蓋下法蘭孔?1mm加工至?7mm,與下閥桿相應(yīng)處采用間隙配合,既保證了配合件具有較小的動(dòng)摩擦力,又起到了導(dǎo)向作用。

      (2)閥桿防轉(zhuǎn)裝置銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽配合的作用是避免閥桿旋轉(zhuǎn)。由于該閥的閥瓣、閥桿、汽缸和活塞等為回轉(zhuǎn)體,其閥桿是否旋轉(zhuǎn)對(duì)其密封和啟閉性能不會(huì)產(chǎn)生影響。為了避免由于銷(xiāo)釘和銷(xiāo)釘槽配合不當(dāng)而使下閥桿承受側(cè)向力,取消了銷(xiāo)釘。

      美標(biāo)截止閥18.jpg

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的選用原則

      1、高溫、高壓介質(zhì)的管路或裝置上宜選用截止閥。如火電廠、核電站,石油化工系統(tǒng)的高溫、高壓管路上。

      2、管路上對(duì)流阻要求不嚴(yán)的管路上。即對(duì)壓力損失考慮不大的地方。

      3、小型閥門(mén)可選用針閥、儀表閥、取樣閥、壓力計(jì)閥等。

      4、有流量調(diào)節(jié)或壓力調(diào)節(jié),但對(duì)調(diào)節(jié)精度要求不高,而且管路直徑又比較小,如公稱(chēng)通經(jīng)≤50mm 的管路上,宜選用。

      5、合成工業(yè)生產(chǎn)中的小化肥和大化肥宜選用公稱(chēng)壓力PN160 公稱(chēng)壓力16MPa 或PN320 公稱(chēng)壓力32MPa 的高壓角式截止閥或高壓角式節(jié)流閥。

      6、氧化鋁拜耳法生產(chǎn)中的脫硅車(chē)間、易結(jié)焦的管路上,易選用閥體分開(kāi)式、閥座可去處的、硬質(zhì)合金密封副的直流式截止閥或直流式節(jié)流閥。

      7、城市建設(shè)中的供水、供熱工程上,公稱(chēng)通經(jīng)較小的管路,可選用截止、平衡閥或柱塞閥,如公稱(chēng)通經(jīng)小于150mm的管路上。 

      低溫截止閥31.jpg

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析

      低溫截止閥,該類(lèi)產(chǎn)品明顯的優(yōu)點(diǎn)是: 在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中,由于閥瓣與閥體密封面間的摩擦力比閘閥小,因而耐磨。 開(kāi)啟高度一般僅為閥座通道直徑的1/4,因此比閘閥小的多。 通常在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面,因而制造工藝性比較好,便于維修。 公稱(chēng)壓力或壓力級(jí):PN1.0-16.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公稱(chēng)通徑或口徑:DN10~500、NPS 1/2 ~36" 連接方式:法蘭、對(duì)焊、螺紋等適用溫度:-196℃~700℃ 驅(qū)動(dòng)方式:手動(dòng)、傘齒輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)閥體材料:WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。選用不同的材質(zhì),可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介質(zhì)、尿素等多種介質(zhì)。低溫截止閥主要是指介質(zhì)使用溫度在-196~-150度的低溫液態(tài)介質(zhì)系統(tǒng)中的截止閥。低溫閥門(mén),特別是超低溫閥門(mén),其工作溫度極低。在設(shè)計(jì)這類(lèi)閥門(mén)時(shí),除了應(yīng)遵循一般閥門(mén)的設(shè)計(jì)原則外,還有一些特殊的要求。

      美標(biāo)截止閥14.jpg

      一、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的設(shè)計(jì)要求:根據(jù)使用條件,低溫閥的設(shè)計(jì)有下列要求:

      1) 閥門(mén)在低溫介質(zhì)及周?chē)h(huán)境溫度下應(yīng)具有長(zhǎng)時(shí)間工作的能力。

      2) 閥門(mén)不應(yīng)成為低溫系統(tǒng)的一個(gè)顯著熱源。這是因?yàn)闊崃康牧魅氤档蜔嵝释猓缌魅脒^(guò)多,還會(huì)使內(nèi)部流體急速蒸發(fā),產(chǎn)生異常升壓,造成危險(xiǎn)。

      3) 低溫介質(zhì)不應(yīng)對(duì)手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。

      4) 直接與低溫介質(zhì)接觸的截止閥組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。

      5) 在低溫下工作的截止閥組合件無(wú)法潤(rùn)滑,所以需要采取結(jié)構(gòu)措施,以防止摩擦件擦傷。

      低溫截止閥32.jpg

      二、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析低溫截止閥的材料選用

      1、低溫截止閥主體材料(1) 主體材料選用應(yīng)考慮的因素從金相考慮,金屬材料中除了具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅、鋁等以外,一般的鋼材在低溫狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)低溫脆性,從而降低閥門(mén)的強(qiáng)度和使用壽命。

      2、選擇主體材料時(shí)首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會(huì)出現(xiàn)低溫脆性,但因鋁及鋁合金的硬度不高,鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差,所以在低溫截止閥中的使用有一定的限制,僅在低壓和小口徑閥門(mén)中選用。

      低溫截止閥30.jpg

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析特點(diǎn):
      1、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造符合美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16.34,英國(guó)BS1873等標(biāo)準(zhǔn)要求
      2、閥體外型為桶形或流線形,造型美觀,流道形狀為直通式,流體阻力小。
      3、關(guān)閉件(閥瓣)與閥座密封面采用錐面密封,關(guān)閉力小,耐沖刷,密封可靠。
      4、閥座可為更換式閥座,可任意組合與關(guān)閉件密封面材料的配對(duì),以滿(mǎn)足工況要求,延長(zhǎng)使用壽命。
      5、大口徑、高壓力截止閥根據(jù)關(guān)閉力的需要閥桿的傳動(dòng)方式采用升降式,并配有滾動(dòng)軸承式采用撞擊式手輪以減輕關(guān)閉力。
      6、主體材料,內(nèi)件材料、填料、墊片、緊固件的材料可按用戶(hù)要求或?qū)嶋H工況條件合理組合。

      低溫截止閥10.jpg

      二、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析主要選用材料表:

      零件名稱(chēng)

      閥體、閥蓋

      閥桿、閥瓣

      填料

      支架

      材料

      A352-LCB
      A352-LC3
      A351-CF8

      A182-F304

      聚四氟乙烯

      A216-WCB



      三、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析主要性能范圍:

      型號(hào)

      壓力級(jí)
      (磅級(jí))

      常溫試驗(yàn)壓力Ps(MPa)

      低溫密
      封試驗(yàn)
      壓力
      Ps(MPa)

      工作溫度及適用介質(zhì)

      殼體

      密封(氣)

      上密封

      DJ40Y-150(Lb)

      150

      3.0

      0.6

      2.2

      0.6

      -46℃氨、液氮丙烷

      -101℃乙烯二氧化碳

      -196℃;甲烷液化天然氣

      DJ40Y-300(Lb)

      300

      7.5

      0.6

      5.5

      1.0

      DJ40Y-600(Lb)

      600

      15

      0.6

      11

      1.0


      四、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):

      設(shè)計(jì)與制造:JB/T7749-95

      結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度:GB/T12221-89

      連接端:GB/T9113-2000,HG20592-97,SH3406-96GB/T12224-89

      檢驗(yàn)與試驗(yàn):JB/T7749-95


      五、DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析性能參數(shù):

      型號(hào)

      DJ41Y-16

      DJ41Y-16P

      DJ41Y-25

      DJ41Y-25P

      DJ41Y-40

      DJ41Y-40P

      工作壓力(MPa)

      1.6

      2.5

      4.0

      適用溫度(℃)

      -45

      -101

      -196

      適用介質(zhì)

      液化天然氣、乙烯、丙烯等低溫介質(zhì)

      材料

      閥體、閥蓋

      LCB

      LC3

      LCB

      LC3

      LCB

      LC3

      閥瓣、閥座

      鉻鎳鋼+鈷鉻鎢

      閥桿

      鉻鎳鋼


      執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

      設(shè)計(jì)與制造結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度法蘭尺寸對(duì)焊連接尺寸壓力-溫度試驗(yàn)-檢驗(yàn)
      ASNI BI634、BSI873ANSIB16.10ANSIBI6.5ANSIB16.25ANSIB16.34API598

      壓力測(cè)試

      公稱(chēng)壓力(Lb)強(qiáng)度試驗(yàn)水密封試驗(yàn)氣密封試驗(yàn)
      MPaLbf/in2MPaLbf/in2MPaLbf/in2
      1503.14502.23150.5-0.760-100
      3007.811255.6815
      60015.3222511.21630
      90023.1335016.82440
      150038.4557528.14080
      250064.6936747.46873

      零部件材料

      體、蓋、瓣閥桿密封面墊片(環(huán))填料工作溫度適用介質(zhì)
      WCB2Cr1313Cr
      STL
      本體材料 PTFE
      尼龍
      增強(qiáng)柔性石墨
      13Cr/柔性石墨 SFB-2
      08軟剛 F304
      F316
      F304L
      F316L
      柔性石墨
      增強(qiáng)柔性石墨 SFB/260
      SFP260
      PTFE
      ≤425水、蒸汽、油品
      WC138CrMoAI
      25Cr2Mov
      ≤450
      WC6≤540
      WC9≤570
      C5C12≤540
      CF8F304≤600硝酸、醋酸、尿素
      CF3F316
      CF8MF304L
      CF3MF316L

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析150LB外形連接尺寸

      低溫截止閥04.jpg

      磅級(jí)規(guī)格LDD1D2BN-?DD0H
      150Lb1/2mmm1088960.535124-15125169
      in4.253.52.381.380.474-0.594.926.65
      3/4mmm117987043124-15125180
      in4.613.862.761.690.474-0.594.927.08
      1mmm12710879.551124-15125190
      in54.253.1320.474-0.594.927.48
      1 1/2mmm16512798.57314.34-16180347
      in6.553.882.870.564-0.627.0913.66
      2mmm203152120.59215.94-19180356
      in8.006.004.753.620.6254-0.757.0914
      2 1/2mmm216178139.510517.54-19240381
      in8.575.504.120.694-0.759.4515.00
      3mmm241190152.412719.14-1928013
      in9.57.50650.754-0.7511.0216.25
      4mmm292229190.5157248-19280500
      in11.509.007.56.190.948-0.7511.0219.68
      6mmm406279241.521625.48-22360656
      in1611.09.508.51.008-0.8814.1722.25
      8mmm495343298.5270298-22450660
      in19.513.511.7510.621.128-0.8817.7526.00

      300LB外形連接尺寸


      磅級(jí)規(guī)格LDD1D2BN-?DD0H
      300Lb1/2mmm1529566.535154-15125190
      in5.983.742.621.380,954-0.594.927.48
      3/4mmm17811782.543164-19125212
      in74.613.251.690.624-0.754.928.35
      1mmm2031248951184-19160231
      in84.93.5020.714-0.756.29.1
      1 1/2mmm229156114.57320.74-22200391
      in96.124.512.870.814-0.87815.43
      2mmm26716512792228-19200406
      in10.56.553.620.888-0.757.8716.00
      2 1/2mmm292190149105258-22240457
      in11.57.505.884.121.008-0.889.4518.00
      3mmm318210168.5127298-22280470
      in12.508.256.6251.128-0.8811.0218.50
      4mmm356254200157328-22320590
      in14.0010.007.886.191.258-0.8811.6023.23
      6mmm4443182702163712-22500711
      in17.5012.5010.628.51.4412-0.8819.6828.00
      8mmm5593813302704112-25500750
      in22.01513.0010.621.6212-10019.6829.50

      600LB外形連接尺寸

      磅級(jí)規(guī)格LDD1D2BN-?DD0H
      600Lb1/2mmm1659566.535154-15160285
      in6.53.742.621.380,954-0.596.211.22
      3/4mmm190117.582.543164-19160285
      in7.484.613.251.690.624-0.756.211.22
      1mmm2161248951184-19160313
      in8.54.93.5020.714-0.756.212.32
      1 1/2mmm241156114.573234-22240365
      in9.56.124.512.870.914-0.879.4514.17
      2mmm29216512792258-19240444
      in11.506.553.621.008-0.759.4517.50
      2 1/2mmm330190149105298-22240483
      in137.505.884.121.128-0.889.4519
      3mmm356210168127328-22280533
      in14.008.256.6251.258-0.8811.0221
      4mmm4.0627321615738.18-25360622
      in16.0010.758.56.191.58-1.0014.1724.50
      6mmm49535629221647.712-29500800
      in19.501411.58.51.8812-1.1419.6831.50
      8mmm59741934927055.612-32550927
      in23.5016.513.7510.622.1912-1.2521.6536.50

      對(duì)所生產(chǎn)的低溫閥門(mén)制定了嚴(yán)格的制造工藝和采用專(zhuān)用設(shè)備,對(duì)零件的加工進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。經(jīng)特殊的低溫處理,將粗加工的零件置于冷卻介質(zhì)中數(shù)小時(shí)(2-6小時(shí)),以釋放應(yīng)力,確保材料的低溫性能,保證精加工尺寸,以防閥門(mén)在低溫工況時(shí),因溫度變化造成變形而導(dǎo)致的泄漏。閥門(mén)的裝配與普通閥門(mén)也不同,零件需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的清洗,除去任何油污,以保證使用性能。

      低溫截止閥33.jpg

      DJ41W美標(biāo)磅級(jí)法蘭式低溫截止閥選型分析低溫閥門(mén)檢驗(yàn)

      低溫閥門(mén)除常溫和低溫試驗(yàn)外 , 還應(yīng)進(jìn)行如下檢驗(yàn)

      1,超低溫閥門(mén)的主要零件都應(yīng)進(jìn)行深冷處理 (如何深冷處理后續(xù)我們有機(jī)會(huì)再講,下圖即為閥門(mén)的深冷處理)。

      2, 主要零件及焊縫都應(yīng)做低溫沖擊試驗(yàn) , 以保證閥門(mén)在低溫工況時(shí)不脆裂 ;

      3, 閥門(mén)必須進(jìn)行常溫試驗(yàn) , 先進(jìn)行1.5 倍公稱(chēng)壓力水壓強(qiáng)度試驗(yàn) , 再進(jìn)行 1.1 倍公稱(chēng)壓力密封試驗(yàn) ;

      4, 水壓試驗(yàn)后閥門(mén)必須清除水分 , 無(wú)油脂 , 并保持干燥 ;

      5, 每批低溫閥門(mén)都應(yīng)按一定的比例抽樣進(jìn)行低溫試驗(yàn) , 低溫試驗(yàn)必須在經(jīng) 1.5 倍的水 壓強(qiáng)度試驗(yàn)之后進(jìn)行 ;

      6 ,閥門(mén)低溫試驗(yàn)后,應(yīng)防止空氣進(jìn)入閥門(mén)中;

      7, 閥門(mén)低溫試驗(yàn)后 , 應(yīng)自然升溫或用風(fēng)扇吹風(fēng) , 嚴(yán)禁用加熱等方法加速閥門(mén)升溫 ;

      8 ,閥門(mén)低溫試驗(yàn)自然升溫后 , 將閥門(mén)緊固件再次上緊;

      9, 閥門(mén)入庫(kù)時(shí) , 一定要檢查閥門(mén)開(kāi)關(guān) , 確保閥門(mén)處于合理狀態(tài) ;

      10,閥門(mén)儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中 , 應(yīng)注意不銹鋼類(lèi)與碳鋼類(lèi)閥門(mén)分開(kāi) , 且做好防塵 、 防水 、防油和防碰傷 ;

      11 ,閥門(mén)的流向 、 泄壓方向和銘牌等 ,應(yīng)按照設(shè)計(jì)單位要求進(jìn)行檢査。