Merkmale des kryogenen Absperrventils aus geschmiedetem Stahl und Auswahl der Struktur

Das kryogene Absperrventil aus geschmiedetem Stahl eignet sich für das Managementsystem von Geräten zur Lagerung und zum Transport kryogener Flüssigkeiten. Es zeichnet sich durch einen flexiblen Schalter und eine zuverlässige Abdichtung aus. Es kann auch für Managementsysteme für andere Niedertemperatur- und kryogene Medien verwendet werden. Normaltemperatur-Absperrventil bedeutet, dass die Arbeitstemperatur des Mediums zwischen -40 und +500 Grad liegt und auch das Material des Ventilkörpers unterschiedlich ist. Das Niedertemperatur-Absperrventil bezieht sich hauptsächlich auf das Absperrventil im Niedertemperatur-Flüssigkeitsmediumsystem mit einer Mediumstemperatur von -196 bis -150 Grad.

Kryo-Absperrventile aus geschmiedetem Stahl, insbesondere Ultratieftemperaturventile, haben extrem niedrige Betriebstemperaturen. Bei der Konstruktion dieser Art von Ventilen gibt es neben der Befolgung der allgemeinen Ventilkonstruktionsprinzipien auch einige besondere Neuerungen.

1. Design eines Kryoventils

Je nach Einsatzbedingungen gelten für die Konstruktion von Kryoventilen folgende Anforderungen:

1) Das Ventil sollte in der Lage sein, über einen langen Zeitraum in dem Medium mit niedriger Temperatur und der Umgebungstemperatur zu arbeiten.

2) Das Ventil sollte keine wesentliche Wärmequelle für das Kryosystem darstellen. Dies liegt daran, dass der Wärmeeinstrom nicht nur den thermischen Wirkungsgrad verringert, sondern bei zu starkem Einstrom auch die innere Flüssigkeit schnell verdunstet, was zu einem abnormalen Druckanstieg und damit zu Gefahren führt.

3) Das Medium mit niedriger Temperatur sollte keinen schädlichen Einfluss auf die Funktion des Handrads und die Dichtleistung der Packung haben.

4) Die Ventilbaugruppe, die direkt mit dem kryogenen Medium in Kontakt kommt, sollte explosions- und feuerfest aufgebaut sein.

5) Ventilbaugruppen, die bei niedrigen Temperaturen arbeiten, können nicht geschmiert werden. Daher müssen strukturelle Maßnahmen ergriffen werden, um ein Verkratzen der Reibungsteile zu verhindern.

2. Materialauswahl der kryogenen Ventilstruktur

1. Das Hauptmaterial des Kryoventils

(1) Faktoren, die bei der Auswahl des Hauptmaterials berücksichtigt werden müssen: Unter Berücksichtigung der Metallographie sind neben austenitischem Stahl auch Kupfer, Aluminium usw. zu berücksichtigen. Bei einem flächenzentrierten kubischen Gitter weist der allgemeine Stahl eine niedrige Temperatur bei niedriger Temperatur auf. Sprödigkeit, wodurch die Festigkeit und Lebensdauer des Ventils verringert wird.

Wählen Sie bei der Auswahl des Hauptmaterials zunächst das Material aus, das für Arbeiten bei niedrigen Temperaturen geeignet ist. Aluminium weist bei niedrigen Temperaturen keine Tieftemperatursprödigkeit auf, aber da die Härte von Aluminium und Aluminiumlegierungen nicht hoch ist, weist die Aluminiumdichtfläche eine schlechte Verschleißfestigkeit und Kratzfestigkeit auf, sodass ihre Verwendung in Niedertemperaturventilen bestimmten Einschränkungen unterliegt . Optional für Ventile mit kleinem Durchmesser.

Materialien, die bei niedrigen Temperaturen arbeiten, müssen ihre Leistung bei niedrigen Temperaturen gewährleisten, vor allem um ihre Kälteschlagzähigkeit sicherzustellen. Die Innenteile des Ventils müssen richtig ausgewählt werden, um eine ausreichende Kälteschockfestigkeit zu gewährleisten und einen Bruch zu verhindern. C- und Cr-legierter Stahl verliert schnell seine Schlagzähigkeit, wenn die Temperatur unter -20 °C liegt, sodass die Betriebstemperatur auf -30 °C bzw. -50 °C begrenzt ist. Nickelstahl mit 3,5 % Ni kann bis -100 °C verwendet werden, und Nickelstahl mit 9 % Ni kann bis -192 °C verwendet werden. Für niedrigere Temperaturen (-273 °C) können austenitischer Edelstahl, Nickel, Monel, Hastelloy, Titan, Aluminiumlegierung und Bronze verwendet werden.

1) Die minimale Betriebstemperatur des Ventils;

2)Mechanische Eigenschaften, die Metallwerkstoffe zur Aufrechterhaltung der Arbeitsbedingungen bei niedrigen Temperaturen benötigen, insbesondere Schlagzähigkeit, relative Dehnung und strukturelle Stabilität;

3) Bei niedrigen Temperaturen und ohne Ölschmierung weist es einen guten Reibungswiderstand auf;

4) Hat eine gute Korrosionsbeständigkeit;

5) Bei der Verwendung von Schweißverbindungen sollte auch die Schweißleistung des Materials berücksichtigt werden.

(2) Materialauswahl für Ventilkörper, Ventildeckel, Ventilsitz und Ventilteller (Anschnitt)

Das Auswahlprinzip der Materialien dieser Hauptteile lautet grob: Bei Temperaturen über -100 °C sollte ferritischer Stahl verwendet werden; Austenitischer Stahl sollte verwendet werden, wenn die Temperatur unter -100 °C liegt. Kupfer und Aluminium können für Niederdruckventile und Ventile mit kleinem Durchmesser verwendet werden. Und andere Materialien.

Wählen Sie bei der Konstruktion geeignete Materialien entsprechend der niedrigsten Betriebstemperatur aus.

(3) Material des Ventilschafts und der Befestigungselemente

1. Wenn die Temperatur höher als -100 °C ist, muss das Material des Ventilschafts und der Schraube nach entsprechender Wärmebehandlung aus Ni, Cr-Mo und anderen legierten Stählen bestehen, um die Zugfestigkeit zu verbessern und Gewindeverbiss zu verhindern. Wenn die Temperatur unter -100 °C liegt, besteht es aus austenitischem, rostfreiem, säurebeständigem Stahl. Allerdings hat der säurebeständige Stahl 18-8 eine geringe Härte, was dazu führt, dass sich Ventilschaft und Packung gegenseitig zerkratzen, was zu Undichtigkeiten an der Packung führt. Daher muss die Oberfläche des Ventilschafts mit Hartchrom beschichtet werden (die Dicke der Beschichtung beträgt 0,04–0,06 mm) oder nitriert und mit Nickel-Phosphor beschichtet werden, um die Oberflächenhärte zu verbessern. Um ein Festfressen von Mutter und Schraube zu verhindern, besteht die Mutter im Allgemeinen aus Mo-Stahl oder Ni-Stahl und die Oberfläche des Gewindes ist mit Molybdändisulfid beschichtet.

2. Auswahl von Kryo-Ventildichtungen und Packungsmaterialien: Wenn die Temperatur sinkt, schrumpft der Fluorkunststoff stark, was die Dichtleistung verringert und leicht zu Undichtigkeiten führt. Asbestfüller können Durchlässigkeitslecks nicht verhindern. Gummi weist Quelleigenschaften gegenüber Flüssigerdgas auf und kann bei niedrigen Temperaturen nicht verwendet werden. Bei der Konstruktion von Kryoventilen sorgt einerseits die konstruktive Gestaltung dafür, dass die Packung nahe der Umgebungstemperatur liegt. Beispielsweise wird eine Ventildeckelstruktur mit langem Hals verwendet, um die Stopfbuchse zu trennen