李俊青

哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

1 低溫閥門的結(jié)構(gòu)特征

1.1 閥蓋長頸結(jié)構(gòu)

若是介質(zhì)溫度小于于-29℃時(shí)，一般就需要進(jìn)行低溫閥門的安裝。為了防止填料位置出現(xiàn)結(jié)冰的情況而對(duì)于閥桿產(chǎn)生損傷，閥蓋填料箱需要保證和閥門流道保持一定的距離，將其設(shè)計(jì)為長頸結(jié)構(gòu)，實(shí)際尺寸需要按照相關(guān)要求實(shí)施。并且溫度和公稱尺寸呈反比，這樣閥蓋的加長頸伸長量也就越大。除了有低溫止回閥之外，其他相應(yīng)的閥門，也需要設(shè)計(jì)為長頸結(jié)構(gòu)。相對(duì)于有上密封要求的低溫閘閥以及低溫截止閥等，需要進(jìn)行上密封結(jié)構(gòu)的設(shè)置，上密封座需要在填料函底部處進(jìn)行設(shè)置，通常堆焊奧氏體不銹鋼或硬質(zhì)合金，并且在加長閥蓋底部進(jìn)行導(dǎo)向套的設(shè)置[1]。

1.2 自泄壓結(jié)構(gòu)

若是低溫閥門當(dāng)中所流經(jīng)的介質(zhì)為低溫液體，例如液氮、液氧、液化天然氣等。若是這些氣質(zhì)被氣化，其相應(yīng)的體積也會(huì)不斷增大，甚至是百倍，而如果它們在閥腔中被關(guān)閉，它們可能會(huì)引起爆裂。因此，與球閥、閘閥等雙向密封閥相比，在中間腔體需要進(jìn)行自泄壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。閘閥需要在閥門進(jìn)口位置側(cè)面進(jìn)行小孔開設(shè)，將其和進(jìn)口管進(jìn)行有效連接，球閥安全泄壓一般有兩種表現(xiàn)方式：第一種就是對(duì)于進(jìn)口段預(yù)緊彈簧進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，其中當(dāng)型腔壓力大于額定壓力的1.33倍時(shí)，進(jìn)口端的預(yù)緊彈簧壓力就會(huì)被釋放同時(shí)也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行泄壓。另一種方法是將泄壓閥安裝在球閥中間腔的外面。使用前，需要合理設(shè)定壓力值，以保護(hù)低溫球閥的安全性能。

1.3 隔離滴盤

低溫閥門在管道安裝之后，為了能夠使得介質(zhì)保證低溫，降低氣化情況出現(xiàn)，就需要在管道以及閥體等加長頸部位置進(jìn)行保冷材料的包裹，因此在加長閥蓋上部進(jìn)行隔離地盤的焊接，以此防止冷凝水或者雨水將加長閥蓋的爆冷層淋濕而出現(xiàn)結(jié)冰的情況，對(duì)閥門使用產(chǎn)生影響。

1.4 防止外漏

由于低溫閥門通常主要就是在一些易燃易爆管道中進(jìn)行安裝，這就需要確保能夠和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。另外，填料壓蓋當(dāng)中鎖緊螺母下部進(jìn)行安裝彈性或者齒形防松墊的安裝處理，以此避免由于管道產(chǎn)生振動(dòng)而使得螺母出現(xiàn)松動(dòng)，以此使得填料函產(chǎn)生泄露的情況。

2 低溫閥門的材料

2.1 材料分類

低溫閥門材料主要分為三類：也就是碳鋼以及合金鋼和奧氏體不銹鋼。碳鋼主要有LCB（LF2）等，主要在不小于-46℃的非腐蝕性介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用；合金鋼主要有LC3（LF3），主要在不小于-101℃的非腐蝕性介質(zhì)中進(jìn)行應(yīng)用；奧氏體不銹鋼主要在不小于-196℃環(huán)境中應(yīng)用，并且需要具備相應(yīng)的腐蝕性低溫介質(zhì)當(dāng)中應(yīng)用，

2.2 材料熱處理

低溫閥門材料，不管是鍛件還是鑄件，或者焊接部門都需要實(shí)施熱處理，以此將應(yīng)力消除，晶粒細(xì)化可以將材料的實(shí)際金相組織進(jìn)行合理改善，從而將其力學(xué)性能有效提升。碳鋼和合金鋼在處理中主要就是采用正火以及回火處理。和奧氏體不銹鋼相比較，在熱處理當(dāng)中通常就是采用固溶處理。和含鈦奧氏體不銹鋼相比較，在淬火當(dāng)中需要保證其穩(wěn)定性，這樣才能夠析出較為穩(wěn)定的相關(guān)碳化合物元素（Ti和Nb），從而將Cr碳化物進(jìn)行析出，防止產(chǎn)生晶間腐蝕情況出現(xiàn)。低溫閥門和其他相關(guān)的閥門差異主要就是閥門的受力部位不同，在進(jìn)行低溫夏氏V型缺口沖擊試驗(yàn)當(dāng)中。針對(duì)沖擊試樣溫度一般需要確保和閥門的最低溫度保持相同，沖擊試樣沖擊值以及平均值需要和標(biāo)準(zhǔn)要求相符合[2]。

2.3 工件深冷處理

低溫閥門在實(shí)際的應(yīng)用中，通常會(huì)產(chǎn)生溫度冷熱交替變化的情況，為了能夠有效保證奧氏體的穩(wěn)定性，需要確保其溫度小于-100℃的奧氏體不銹鋼閥門，和介質(zhì)基礎(chǔ)零部件，在精加工前，采用液氮對(duì)其實(shí)施兩次深冷處理，確保在液氮箱當(dāng)中對(duì)工件進(jìn)行浸沒，若是工件溫度保持在-196℃時(shí)，按照零件的厚度對(duì)其保溫在2～4小時(shí)，繼而將其取出箱外有效恢復(fù)到室溫。

3 低溫閥門的檢驗(yàn)

3.1 材料的檢驗(yàn)

相對(duì)于零件表面不但需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行目視檢查，還需要實(shí)施無損檢測，一般，采用無損檢測主要有包含磁粉探傷（MT）、滲透探傷（PT）、超聲波探傷（UT）、射線探傷等（RT）。

3.2 產(chǎn)品常溫性能檢驗(yàn)

低溫閥門常溫檢驗(yàn)和普通閥門相同，需要根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施檢驗(yàn)：第一，殼體強(qiáng)度試驗(yàn)；第二，高壓密封試驗(yàn)；第三，高壓上密封試驗(yàn)（有上密封要求的閥門）；第四，低壓氣密封試驗(yàn)。若是有要求，還需要進(jìn)行高壓氣密封試驗(yàn)，以及根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施填料函和中法蘭處的低泄漏試驗(yàn)。在實(shí)施水壓試驗(yàn)之后，高壓氣密封試驗(yàn)需要做好安全防護(hù)。在針對(duì)奧氏體不銹鋼閥門實(shí)施水壓試驗(yàn)中，水中當(dāng)中的氯離子含量需要將其控制在25ppm以內(nèi)。

3.3 產(chǎn)品低溫性能試驗(yàn)

相對(duì)于低溫閥門，需要根據(jù)通規(guī)定比例進(jìn)行抽檢，實(shí)施低溫試驗(yàn)。在低溫試驗(yàn)之前，需要對(duì)閥門做好脫脂清潔化處理，同時(shí)采用氮?dú)鈱⑵浯蹈苫蛘吆娓桑乐褂椭蛘咚衷诘蜏丨h(huán)境下轉(zhuǎn)換為固體，從而對(duì)閥門結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的損傷。低溫試驗(yàn)時(shí)，閥門與試壓裝置（閥體內(nèi)的法蘭盲板、管接頭、熱電偶）固定連接，在常溫最大壓力下用氮?dú)獗ＷC初始試驗(yàn)時(shí)各位置的緊密性。在這當(dāng)中采用氦氣對(duì)于其中的氮?dú)膺M(jìn)行排除，并且在液氧罐當(dāng)中對(duì)整體閥門進(jìn)行置入，將液氮充入，直到其達(dá)到液面達(dá)到閥蓋的頸部。若是閥門當(dāng)中各個(gè)部分的熱電偶顯示溫度正常并且符合要求，就可以實(shí)施氦氣試驗(yàn)。

4 結(jié)語

低溫閥門因?yàn)榻橘|(zhì)工況較為特殊，因此閥門結(jié)構(gòu)需要特殊化設(shè)計(jì)，對(duì)材料的選取以及熱處理、深冷處理、零件的加工、整機(jī)裝配和常規(guī)的閥門有所不同，閥門的出廠檢查和其他產(chǎn)品相比較也更加的嚴(yán)格。現(xiàn)階段，一些低溫閥門逐漸實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但是相對(duì)于更為高端的低溫球閥以及低溫蝶閥等還處于不斷開發(fā)當(dāng)中，國產(chǎn)化的道路依舊任重道遠(yuǎn)。