目前调节低温蝶阀失效分析及解决办法

2022-03-14 13:56:28 3

目前调节低温蝶阀失效分析及解决办法

    LNG和液氮等低温介质是在零下196°C的环境中使用,对于阀门设备材质的要求特别严苛,通常都要使用300系列的奥氏体锈钢。在低温环境中,金属材料会发生相变,而且阀门材料零部件的热膨胀系数也不一样,在常温下密封性能极好的阀门,在低温环境中使用常常会发生泄露。

    是一种重量轻和价格相对便宜的阀门,阀门工作者设计三偏心蝶阀在低温环境中使用。偏心蝶阀阀座的表面是由一个锥体的外表面加上一个圆形底面构成的。由于锥体是通过斜切加工的,锥体底面和锥轴并非成直角,阀座开口呈现圆形。考虑到上述事实,再加上阀体的外径并非圆形,因此三偏心蝶阀不同部位的壁厚必定是不均匀的。椭圆形阀座在阀体内耳轴区的轴长较短,该区域内壁厚也就较大,因为阀座在这个部位的体积较小。另外,我们发现多数阀门在轴承区域的材料厚度确实更大,尽管技术上并不需要这样。阀门的密封副通常是叠层材质,外形和阀座相匹配,所以也是椭圆形。从目前市场上供应的所有产品来看,密封复合层内侧上的孔通常都是圆形。这会产生不良的后果,密封副最厚的部位恰恰就是阀体壁厚最薄的部位,而且反之亦然。

    三偏心蝶阀的叠层密封副必须具有多项功能。只有在密封副叠层的弹性和柔软程度恰好能允许密封副弥补掉锥形阀座表面最细微的瑕疵时,密封副才能实现其主要功能:零泄露。此外叠层密封副还必须承受阀门关闭时的作用力,因为全部的压差都会作用在阀碟上。密封副的第三项功能是充当蝶阀的限止装置。当阀门达到关闭位时,叠层密封副必须能阻止执行器继续动作。阀门设计师不得不寻找一种折中的办法,使密封副同时实现这三种功能。叠层密封副必须比较柔软并有足够弹性,才能使阀门实现零气泡密闭。与此同时还要有足够的强度和刚性,才能承受阀门关闭后的压差作用力,以及执行器扭矩造成的额外作用力。实践证明这样的折中点很难找到,如果是大尺寸或高压差阀门就更困难了。对于用在深冷工况的三偏心蝶阀,那就难上加难了。

    鉴于上述原因的考虑,阀门工作者在三偏心蝶阀的基础上考虑由于采用了四偏心设计,对密封副就可以采用普通的设计规范。这意味着密封副可以非常柔软和弹性,不用具备其它功能。目前调节低温蝶阀失效分析及解决办法采用InconelX-750金属弹性O型环就可以作为纯金属密封副用在这里,不用考虑再增加石墨等软性材质。这种超级合金具有很好的回弹性,而且在低温环境中具有良好的性能。不仅如此,四偏心设计还能将原本施加于叠层密封副上的所有作用力和扭矩都转移到坚硬的不锈钢实心阀碟上。

    这种低温蝶阀阀体特意采用了各种壁厚都很均匀的设计。而且密封副的各处壁厚也是相同的。甚至在阀体的轴承区域也不存在额外的材料。这样就保持了密封副、阀座以及阀门的各个部位都有相同的热胀冷缩特性,而且是对称的,大大提高蝶阀在低温环境中使用的可靠性。

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