- Стандарди и дефиниције криогених вентила
Различити стандарди имају различите дефиниције за криогене вентиле.
(1) Британски стандард вентила БС6364 „Вентили за ниске температуре“ је применљив на опсег средњих температура од -50 степени ~-196 степена;
(2) Амерички стандард МСССП-134 „Захтеви за вентиле на ниској температури и њихова тела вентила/продужетак поклопца“ објашњава ниску температуру као „за стандардну праксу, опсег ниске температуре је између -100 степена ~ { {4}} степен ";
(3) Кинески национални стандард ГБ/Т 24925 "Технички услови за криогени вентил" је применљив на средњи температурни опсег од -29 степени ~-196 степена;
(4) Стандард вентила СХЕЛЛ МЕСЦ СПЕ 77/200 „Вентили за ниске температуре и ултра-ниске температуре“ је применљив на опсег средњих температура од -30 степени ~-196 степени.
(5) Према температури течности различитих гасова под нормалним притиском, они се генерално деле на шест температурних нивоа.
Ниво један је 0~ -46 степен
Други ниво је -47~-60 степен
Трећи ниво је -61~-70 степен
Ниво 4 је -71~-101 степен
Ниво 5 је -102~-196 степен
Ниво 6 је испод -253 степена
Генерално, -46~-150 степен се назива ниска температура, а испод -150 степен се назива ултра-ниска температура.
Дефиниција криогених вентила у петрохемијској индустрији заснива се на пројектованој температури транспортног медијума. Генерално, вентили који се користе на температури медијума испод -40 степена називају се криогени вентили, а вентили који се користе на температури медијума испод -101 степена називају се вентили за ултра ниске температуре.
- Дизајнерске карактеристике криогених вентила
1. Избор материјала за криогене вентиле
Радни медијум криогених вентила није само ниске температуре, већ и углавном или, и има јаку пропустљивост, што одређује многе посебне захтеве за материјале вентила. Механичка својства челика на ниским температурама се разликују од оних на нормалној температури. Поред чврстоће, важан показатељ за нискотемпературни челик је његова ударна жилавост при ниским температурама. Ударна жилавост материјала при ниским температурама повезана је са температуром кртог прелаза материјала. Што је нижа температура кртог прелаза материјала, то је боља ударна жилавост материјала при ниским температурама. Метални материјали са кубичном решетком усредсређеном на тело, као што је угљенични челик, пате од хладноће ломљивости на ниским температурама, док метални материјали са кубичном решетком усмереном на лице, као што је аустенитни нерђајући челик, имају ударну жилавост на коју у основи не утичу ниске температуре.
Материјали за делове отпорне на притисак као што су криогена тела вентила и поклопци вентила обично су направљени од чврстих материјала са добром чврстоћом на ниским температурама. Фактори као што су заварљивост, перформансе машинске обраде, стабилност и економичност такође се морају узети у обзир. Током пројектовања, обично се користе три нивоа ниске температуре: -46 степен, -101 степен и -196 степен. Нискотемпературни угљенични челик се генерално користи за нискотемпературне разреде од -46 степени, а аустенитни нерђајући челик серије 300 се генерално користи за нискотемпературне разреде од -101 степени и -196 степени. Овај нерђајући челик има умерену чврстоћу, добру жилавост и добре перформансе обраде.
2. Пројектовање конструкције петрохемијских криогених вентила
(1) Конструкцијски дизајн поклопца вентила
Очигледна карактеристика криогених вентила је да њихови поклопци вентила углавном имају структуру дугог врата. У ГБ/Т24925 „Технички услови за криогени вентил“, такође је јасно наведено да „поклопци вентила криогених засуна, кугличних вентила, кугластих вентила и лептир вентила треба да се користе у складу са различитим наменама. Захтев за температуру је да се дизајнира Структура поклопца вентила са дугим вратом која олакшава хладно конзервирање како би се осигурало да температура на дну кутије за пуњење остане изнад 0 степени.“ Дизајн проширене структуре поклопца вентила је углавном да држи ручку за управљање вентилом и структуру кутије за пуњење даље од подручја са ниским температурама, што не само да може избјећи промрзлине за оператере узроковане прениским температурама, већ и осигурати да кутија за пуњење и притисак рукав се користи на нормалним температурама како би се спречило оштећење паковања. Перформансе заптивања су смањене и животни век паковања је продужен. Јер при ниским температурама, како температура опада, еластичност паковања постепено нестаје, а перформансе отпорности на цурење се смањују. Због средњег цурења, паковање и вретено вентила се смрзавају, што утиче на нормалан рад вретена вентила. Истовремено, стабло вентила се помера горе-доле. И огребајте паковање, узрокујући озбиљно цурење. Због тога криогени вентили морају имати структуру поклопца вентила са дугим вратом. Поред тога, структура са дугим вратом такође олакшава умотавање материјала за хладну изолацију како би се спречио губитак хладне енергије. Пошто нискотемпературни цевоводи генерално имају дебљи слој хладне изолације, поклопац вентила са дугим вратом олакшава конструкцију хладне изолације и држи завојницу изван слоја хладне изолације, што олакшава затезање вијака или додавање пунила у било ком тренутку када је потребно без оштећења слој хладне изолације.
Проширења поклопца су наведена у стандардима БС6364, МСС СП-134 и СХЕЛЛ МЕСЦ СПЕ77/200. Међу њима, БС6364 предвиђа проширене димензије од 15 до 500 метара са хладним кутијама, и предвиђа да минимална продужена дужина нехладних кутија треба да буде 250 мм; МСС СП-134 обухвата захтеве за проширене димензије од 15 до 300 метара са расхладним и нехладним боксовима. За поређење, проширене димензије нехладне кутије су дуже од оних наведених у БС6364, а проширене димензије хладне кутије су краће од оних наведених у БС6364. СХЕЛЛ МЕСЦ СПЕ 77/200 не прави разлику између хладних и нехладних кутија, и предвиђа дужину од 15 до 1200 у различитим температурним распонима.
Свеобухватно разматрање, СХЕЛЛ МЕСЦ СПЕ 77/200 има широк спектар продужених дужина, што га чини практичнијим и поузданијим за употребу. Ако се користи у критичним ситуацијама на ниским температурама, можете се обратити стандарду СХЕЛЛ МЕСЦ СПЕ 77/200 за пројектовање или пројектовање у складу са посебним захтевима дужине пројектне јединице. Поред тога, приликом одабира дужине потребно је узети у обзир и да ли је пројектована дебљина слоја хладне изолације већа од ове дужине. Ако је тако, треба га продужити тако да одговара дебљини слоја хладне изолације.
(2) Структурни дизајн плоче за капање
С обзиром да се медијум ниске температуре преноси у вентилу, како би се избегао или смањио пренос температуре медијума на вретено вентила и материјал за пуњење на његовом горњем крају и спречио квар ових материјала услед смрзавања, плоча за капање структура се може додати вентилу. Поједине истраживачке институције су извршиле експерименталну верификацију ове врсте вентила са структуром окапне плоче и доказале да је горња крајња температура поклопца вентила са капном плочом виша. Пошто горњи део продуженог поклопца вентила има нижу температуру, вентил је обично изложен ваздуху. Водена пара у ваздуху ће се претворити у капљице воде када наиђе на поклопац вентила ниске температуре. Пречник плоче за капање премашује пречник средње прирубнице, што може спречити нискотемпературну течност. Водена пара капље на вијке средње прирубнице како би спречила да рђа завртња утиче на одржавање на мрежи. Поред тога, плоча за капање треба да буде постављена изван хладног изолационог слоја како би се спречило да кондензована вода капље на слој хладне изолације и горњи део тела вентила, штитећи слој хладне изолације и спречавајући губитак капацитета хлађења.
(3) Конструкцијски дизајн компоненти за растерећење притиска
За криогене вентиле са затвореном структуром шупљине, када се користе у запаљивим, експлозивним и лако испарљивим медијима, постоје посебни захтеви за заптивну структуру вентила. Запремина неких нискотемпературних медија ће се повећати након испаравања. На пример, запремина течног природног гаса након испаравања је више од 600 пута већа од течног стања. Када је вентил затворен и температура околине је релативно висока, медијум ниске температуре у телу вентила апсорбује околину. Постепено испарава услед умерене топлоте, а његова запремина се брзо повећава, изазивајући надпритисак унутар вентила, па чак и угрожавајући сигурност вентила, изазивајући средње цурење, па чак и пожаре. Да би се осигурала сигурност вентила и фабрике, такви вентили морају имати средњу шупљину за самопражњење. Структура притиска омогућава аутоматско растерећење када је притисак у шупљини вентила ненормално превисок. На пример, нискотемпературни засуни и куглични вентили имају различите принципе заптивања, тако да ће бити очигледне разлике у дизајну растерећења притиска. Међутим, различити произвођачи имају различите карактеристике у дизајну структура за растерећење притиска.
(4) Антистатички и ватроотпорни конструкцијски дизајн
Пошто се криогени вентили углавном користе у запаљивим и експлозивним медијима, антистатички дизајн и дизајн отпоран на ватру су посебно важни. Антистатички дизајн углавном спроводи струју између вретена вентила и тела вентила на начин сличан громобрану, чиме се испушта статички електрицитет како би се елиминисале безбедносне опасности и обезбедила сигурност снабдевања целог система. На пример, ГБ/Т24925 јасно предвиђа да „за вентиле са меким седиштима или уметцима за меко затварање који се користе за запаљиве паре или течности, дизајн треба да обезбеди да тело вентила и вретено вентила имају континуитет проводљивости, а максимални отпор пута за пражњење треба не прелази 10Ω." Пројектовање ватроотпорне конструкције је углавном усмерено на проблем средњег цурења изазваног драстичним променама температуре. Дизајн ватроотпорне конструкције је сличан пројектним захтевима обичних вентила.
(5) Тело вентила
Тело вентила треба да буде у стању да у потпуности издржи ширење и контракцију узроковано променама температуре. Штавише, структура седишта вентила неће бити деформисана услед температурних промена.
(6) Диск вентила
Запорни вентили користе флексибилне капије или отворене капије; зауставни вентили користе дискове вентила у облику чепа за своја равна седишта и игличасте вентиле. Ови структурни облици могу одржати поуздано заптивање без обзира на температурне промене.
(7) Стабло вентила
Стабљика вентила треба да буде хромирана, никлована фосфором или нитрирана да би се побољшала површинска тврдоћа вретена вентила и спречило да се вретено вентила, заптивка и завојница (жлеза) заптиве један за другог, оштећујући заптивну амбалажу и узрокујући цурење кутије за пуњење.
(8) Заптивка
Приликом одабира заптивки, треба узети у обзир нискотемпературна својства материјала заптивке, као што су отпорност на компресију, сила претходног затезања, расподела притиска причвршћивања и карактеристике опуштања напона.
(9) Кутија за пуњење и паковање
Кутија за пуњење не може бити у директном контакту са делом за ниске температуре, али се налази на врху поклопца вентила са дугим вратом тако да је кутија за пуњење далеко од ниске температуре и ради у температурном окружењу изнад {{1} } степен . На овај начин се побољшава ефекат заптивања кутије за пуњење. У случају цурења, или када течност ниске температуре директно дође у контакт са паковањем и ефекат заптивања је смањен, маст се може додати из средине кутије за пуњење како би се формирао слој заптивача уља како би се смањила разлика притиска у кутији за пуњење као помоћна мера за заптивање. Кутија за пуњење углавном има двостепену структуру паковања са средњим металним изолационим прстеном. Међутим, неки користе друге типове као што су општа структура кутије за пуњење вентила и структура двоструке кутије за пуњење са самозатезним стаблом вентила.
(10) Горњи печат
Криогенски вентили су сви опремљени горњом структуром заптивног седишта. Горња заптивна површина мора бити прекривена кобалт-хром-волфрам карбидом, а затим полирана након завршне обраде.
(11) Седиште вентила, заптивна површина диска вентила (капија).
Делови за затварање криогеног вентила имају површинску структуру од кобалт-хром-волфрам карбида. Структура меке заптивке је погодна само за криогене вентиле са температурама вишим од -70 степена због великог коефицијента експанзије политетрафлуороетилена и постаје крхка на ниским температурама, али политрифлуороетилен се може користити за криогене вентиле са температурама до {{3 }} степен .
(12) Вијци средње прирубнице
Вијци треба да имају довољну чврстоћу јер се вијци често ломе због замора при раду под сталним оптерећењима. Пошто вијци могу лако изазвати концентрацију напрезања на корену навоја, користе се завртњи са потпуно навојном структуром.