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DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求

2025-02-27 16:22:44 來源：SH

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求

　　在目前的大中型乙烯裝置中，裂解氣中氫氣、甲烷等組分的分離多采用深冷分離；在煤制甲醇凈化裝置中也主要用到深冷分離技術(shù)。為滿足這一要求，低溫閥門被廣泛應(yīng)用，只有了解低溫閥的設(shè)計(jì)要求和特殊結(jié)構(gòu)，在選用和安裝的過程中才不會(huì)出現(xiàn)問題。低溫閥門，特別是溫閥門，其工作溫度極低。在設(shè)計(jì)這類閥門時(shí)，除了應(yīng)遵循一般閥門的設(shè)計(jì)原則外，還有一些特殊的要求。低溫焊接截止適用于低溫液體貯運(yùn)設(shè)備的管理系統(tǒng)，具有開關(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)。此類型專用截止閥門主要用于液氧（液氮、液氬）等低溫液態(tài)介質(zhì)系統(tǒng)上，具有開關(guān)靈活、密封可靠、耐壓等特點(diǎn)。長(zhǎng)軸低溫截止閥由閥體，閥瓣，閥桿，閥蓋，手輪，密封件組成，閥蓋采用加長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)；其特征是填料密封函采用上填料和下填料組成雙重壓緊密封結(jié)構(gòu)，介質(zhì)流道方向采用低進(jìn)高出，閥體進(jìn)口通道在閥座密封面的下方，閥體出口通道在閥座密封面的上方。永龍閥門建議低溫截止閥在系統(tǒng)首次預(yù)冷后請(qǐng)檢查螺栓螺母及填料壓帽等緊固件的鎖緊狀況，如出現(xiàn)微量泄漏，系由材料遇冷收縮而引起的，將緊固件在冷態(tài)下緊固即可。產(chǎn)品適用范圍：氣體液化、液氧、液態(tài)烴和液化天然氣、液氮、LNG系統(tǒng)。

長(zhǎng)軸低溫截止閥工作原理
長(zhǎng)軸低溫截止閥的工作原理是靠旋轉(zhuǎn)閥戀來使閥門暢通或閉塞。閘閥開關(guān)輕便，體積小，可以做成很大口徑，密封可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。長(zhǎng)軸低溫截止閥的密封副由閥瓣密封面和閥座密封面組成,閥桿帶動(dòng)閥瓣沿閥座的中心線作垂直運(yùn)動(dòng)。截止閥啟閉過程中啟高度較小,易于流量的調(diào)節(jié),且制造維修方便,壓力適用范圍廣。
長(zhǎng)軸低溫截止閥密封面不易磨損及擦傷,閥門啟閉過程中閥瓣與閥座密封面之間無相對(duì)滑動(dòng),因此對(duì)密封面的磨損與擦傷小,所以提高了密封副的使用壽命截止閥在全閉過程中閥瓣行程小,其高度相對(duì)較小。截止閥的缺點(diǎn)是,啟閉力矩較大且難以實(shí)現(xiàn)快速啟閉,因閥體內(nèi)流道比較曲折,流體流動(dòng)阻力大,造成流體動(dòng)力在管路中損失較大。

　　1 DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)要求

　　低溫焊接截止閥產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：
低溫焊接截止閥是指關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動(dòng)的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動(dòng)形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對(duì)流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流使用。

低溫焊接截止閥工作原理：
低溫焊接截止閥的閥桿軸線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，并具有非�？煽康那袛鄤�(dòng)作，使得這種閥門非常適合作為介質(zhì)的切斷或調(diào)節(jié)及節(jié)流使用。低溫截止閥一旦處于開啟狀態(tài)，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸，因而它的密封面機(jī)械磨損較小，由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換密封元件時(shí)無需把整個(gè)閥門從管線上拆下來，這對(duì)于閥門和管線焊接成一體的場(chǎng)合是很適用的。介質(zhì)通過此類閥門時(shí)的流動(dòng)方向發(fā)生了變化，因此截止閥的流動(dòng)阻力較高于其它閥門。根據(jù)使用條件，低溫閥的設(shè)計(jì)有下列要求：

　　1.1 閥門不應(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^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)。

　　1.2 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。

　　1.3 直接與低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。

　　1.4 在低溫下工作的閥門組合件無法潤(rùn)滑，所以需要采取結(jié)構(gòu)措施，以防止摩擦件擦傷。

　　2 DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求的材料選用

　　2.1 低溫閥主體材料

　　2.1.1 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，從而降低閥門的強(qiáng)度和使用壽命。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，所以在低溫閥門中的使用有一定的限制，僅在低壓和小口徑閥中選用。除此以外，低溫閥門的材料選用還應(yīng)考慮以下一些因素：

　　1）閥門的*低使用溫度；

　　2）金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性、相對(duì)延伸率及組織穩(wěn)定性；

　　3）在低溫及無油潤(rùn)滑的情況下，具有良好的耐磨性；

　　4）具有良好的耐蝕性；

　　5）采用焊接連接時(shí)還需考慮材料的焊接性能。

　　2.1.2 閥體、閥蓋、閥座、閥瓣（閘板）材料的選用

　　這些主體零部件材料的選用原則大致是：溫度高于-100℃時(shí)選用鐵素體鋼；溫度低于-100℃時(shí)選用奧氏體鋼；低壓及小口徑閥門可選用銅和鋁等材料。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)*低使用溫度選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?/p>

　　2.1.3 閥桿及緊固件的材料選用

　　溫度高于-100℃時(shí)，閥桿和螺栓材料采用Ni、，Cr-Mo等合金鋼，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚�，以提高抗拉�?qiáng)度和防止螺紋咬傷等。溫度低于-100℃時(shí)，采用奧氏體不銹耐酸鋼制造。但18-8耐酸鋼硬度低，會(huì)造成閥桿與填料相互擦傷，致使填料處泄漏。所以，閥桿表面必須鍍硬鉻（鍍層厚0.04-0.06mm），或進(jìn)行氮化和鍍鎳磷處理，以提高表面硬度。

　　為防止螺母與螺栓咬死，螺母一般采用Mo鋼或Ni鋼，同時(shí)在螺紋表面涂二硫化鉬。

　　2.2 低溫閥墊片、填料材料的選用

　　在低溫閥門設(shè)計(jì)中，一方面由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來保證使填料處于接近環(huán)境溫度下工作，例如，采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)，使填料函離低溫介質(zhì)盡量遠(yuǎn)些，另一方面在選擇填料時(shí)要考慮填料的低溫特性。低溫閥中一般采用浸漬聚四氟乙烯的石棉填料。柔性石墨是新近發(fā)展起來的一種優(yōu)良的密封材料。低溫閥門也可采用無填料的波紋管密封結(jié)構(gòu)，通常情況下使用多層波紋管。低溫閥門用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和復(fù)原性。由于墊片材料在低溫下會(huì)硬化和降低塑性，所以應(yīng)選擇性能變化小的墊片材料。使用溫度為-200℃，低溫*高使用壓力3MPa時(shí)，采用長(zhǎng)纖維白石棉的石棉橡膠板。使用溫度為-200℃，*高使用壓力5MPa時(shí)，采用耐酸鋼帶夾石棉纏制而成的纏繞式墊片，或聚四氟乙烯和耐酸鋼帶繞制而成的纏繞式墊片。柔性石墨與耐酸鋼繞制而成的纏繞式墊片用于-200℃的低溫閥門上比較理想。

　　3 DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求的特殊結(jié)構(gòu)

　　低溫閥門主要有閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、止回閥等型式，其主要結(jié)構(gòu)與一般閥門大致相同。

　　3.1 閥體

　　閥體應(yīng)能充分承受溫度變化而引起的膨脹、收縮。而且閥座部位的結(jié)構(gòu)不會(huì)因溫度變化而產(chǎn)生變形。

　　3.2 閥蓋

　　采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)。其目的在于能起保護(hù)填料函的功能。因?yàn)樘盍虾拿芊庑允堑蜏亻y的關(guān)鍵之一。該處如有泄漏。將降低保冷效果，導(dǎo)致液化氣體氣化。這是因?yàn)樵诘蜏貭顟B(tài)下隨著溫度的降低，填料彈性逐漸消失，防漏性能隨之下降，由于介質(zhì)滲漏造成填料與閥桿處結(jié)冰，影響閥桿正常操作，同時(shí)也會(huì)因閥桿上下移動(dòng)而將填料劃傷，引起嚴(yán)重泄漏。所以低溫閥門必須采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)形式。此外，長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)還便于纏繞保冷材料，防止冷能損失。

　　3.3 閥瓣

　　閘閥采用撓性閘板或開式閘板；截止閥的平閥座及針形閥，采用塞子形的閥瓣。這些結(jié)構(gòu)形式不論溫度如何變化，均能保持可靠的密封。

　　3.4 閥桿

　　閥桿需鍍鉻、鍍鎳磷或經(jīng)氮化處理，以提高閥桿表面硬度，防止閥桿與填料、填料壓套（壓蓋）相互咬死，損壞密封填料，造成填料函泄漏。

　　3.5 墊片

　　墊片選用要考慮墊片材料的低溫性能，如壓縮回彈性、預(yù)緊力、緊固壓力分布以及應(yīng)力松弛特性等。

　　3.6 填料函及填料

　　填料函不能與低溫段直接接觸，而設(shè)在長(zhǎng)頸閥蓋頂端，使填料函處于離低溫較遠(yuǎn)的位置，在0℃以上的溫度環(huán)境下工作。這樣，提高了填料函的密封效果。在泄漏時(shí)，或當(dāng)?shù)蜏亓黧w直接接觸填料造成密封效果下降時(shí)，可以從填料函中間加入潤(rùn)滑脂形成油封層，降低填料函的壓差，作為輔助密封措施。填料函多采用帶有中間金屬隔離環(huán)的二段填料結(jié)構(gòu)。但也有的采用一般閥門填料函結(jié)構(gòu)和閥桿能自緊的二重填料函結(jié)構(gòu)等其他型式。

　　3.7 上密封

　　低溫閥都設(shè)上密封座結(jié)構(gòu)，上密封面要堆焊鈷鉻鎢硬質(zhì)合金，精加工后研磨。

　　3.8 閥座、閥瓣（閘板）密封面

　　低溫閥的關(guān)閉件采用鈷鉻鎢硬質(zhì)合金堆焊結(jié)構(gòu)。軟密封結(jié)構(gòu)由于聚四氟乙烯膨脹系數(shù)大，低溫變脆，所以僅適用于溫度高于-70℃的低溫閥，但聚三氟乙烯可用于-162℃的低溫閥。

　　3.9 中法蘭螺栓

　　3.9.1 螺栓應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，這是因?yàn)槁菟ㄔ诜磸?fù)載荷下工作，常會(huì)因疲勞而產(chǎn)生斷裂。

　　3.9.2 因螺栓在螺紋根部易引起應(yīng)力集中，所以*好采用全螺紋結(jié)構(gòu)的螺栓。

　　3.10 預(yù)防異常升壓的措施

　　閥門關(guān)閉后，閥腔內(nèi)會(huì)殘留一些液體。隨著時(shí)間的增加，這些殘留在閥腔里的液體會(huì)漸漸吸收大氣中的熱量，回升到常溫并重新氣化。氣化后，其體積激劇膨脹，約增加600倍之多，因而產(chǎn)生極高的壓力，并作用于閥體內(nèi)部。這種情況稱為異常升壓，這是低溫閥門特有的現(xiàn)象。發(fā)生異常升壓現(xiàn)象時(shí)，會(huì)使閘板緊壓在閥座上，導(dǎo)致閘板不能開啟。這時(shí)，高壓會(huì)將中法蘭墊片沖出或沖壞填料；也可能引起閥體、閥蓋變形，使閥座密封性顯著下降；甚至閥蓋破裂，造成嚴(yán)重事故。為防止異常升壓現(xiàn)象發(fā)生，一般低溫閥門在結(jié)構(gòu)上采用以下措施：

　　3.10.1 設(shè)置泄壓孔，又稱壓力平衡孔或排氣孔，即在彈性閘板或雙閘板進(jìn)口側(cè)鉆一小孔，作為閥體內(nèi)腔和進(jìn)口側(cè)的壓力平衡孔。當(dāng)閥腔壓力升高時(shí)，氣體可以通過小孔排出。這種方法比較簡(jiǎn)單，目前已被廣泛采用。采用泄壓孔防止異常升壓，在閥體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有指示流體流向的箭頭；安裝時(shí)，要注意泄壓孔的位置，保證泄壓孔通向介質(zhì)進(jìn)口的一側(cè)，泄壓孔開設(shè)在閘板上時(shí)，更要注意。泄壓孔開設(shè)的位置視閥門結(jié)構(gòu)而定，有的在閥體上；有的在閘板上。

　　3.10.2 在閥門上設(shè)置引出管或安裝安全閥以排出異常高壓。一般是在閥蓋上裝一只安全閥。當(dāng)壓力升高到某一定值時(shí)，安全閥開啟，排放出異常高壓，保證閥體安全。也可在閥體下部安裝排氣閥，將閥體中腔內(nèi)的殘液排盡，以預(yù)防異常升壓的發(fā)生。

　　4 DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求的安裝要求

　　了解了低溫閥的設(shè)計(jì)要求及特殊結(jié)構(gòu)，在具體的安裝過程中要遵循如下原則：

　　4.1 當(dāng)流體是液體時(shí)，低溫閥的閥桿應(yīng)向上安裝，防止閥門關(guān)閉后，閥腔內(nèi)會(huì)殘留一些液體，液體氣化造成異常升壓，閘板無法開啟。而且低溫閥的閥桿較長(zhǎng)，安裝時(shí)應(yīng)引起重視。

　　4.2 有泄壓孔的低溫閘閥，應(yīng)在閥體上標(biāo)記泄壓孔方向，并注意標(biāo)記不應(yīng)被保冷層覆蓋。見圖1。

　　注：“↑”泄壓孔方向

　　圖1 安全閥、調(diào)節(jié)閥檢修期間泄壓孔方向

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、啟閉無摩擦。這一功能完全解決了傳統(tǒng)閥門因密封面之間相互摩擦而影響密封的問題。
2、上裝式結(jié)構(gòu)。對(duì)裝在管道上的閥門可直接在線檢查與維修，能有效減少裝置停車，降低成本。
3、單閥座設(shè)計(jì)。消除了閥門中腔介質(zhì)因異常升壓而影響使用安全的問題。
4、低扭矩設(shè)計(jì)。特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的閥桿，只需配一個(gè)小手把閥門就能輕松啟閉。
5、楔形密封結(jié)構(gòu)。閥門是靠閥桿提供的機(jī)械力，將球楔壓到閥座上而密封，使閥門的密封性不受管線壓差變化的影響，在各種工況下密封性能都有可靠保證。
6、密封面的自清潔結(jié)構(gòu)。當(dāng)球體傾離閥座時(shí)，管線中的流體沿球體密封面成360°均勻通過，不僅消除了高速流體對(duì)閥座局部的沖刷，也沖走了密封面上的聚積物，達(dá)到自清潔的目的。
7、閥門口徑DN50以下的閥體、閥蓋是模鍛件、DN65以上的閥體、閥蓋是鑄鋼件。
8、閥體與閥蓋的連接形式各有不同、夾箍銷軸式連接、法蘭墊片連接和自密封螺紋連接。
9、閥座、閥瓣密封面均采用等離子噴焊或堆焊鈷鉻鎢硬質(zhì)合金，密封面硬度高、耐磨、抗擦傷、使用壽命長(zhǎng)。
10、閥桿材料為滲氮鋼、滲氮后的閥桿表面硬度高、耐磨、抗擦傷、同時(shí)防腐蝕、使用壽命長(zhǎng)。

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求性能規(guī)范：

公稱通徑	DN10mm～150mm
公稱壓力	PN1.6-6.4MPa
適用介質(zhì)	液氧、液氮、液氬、液化天然氣、液態(tài)二氧化碳、液態(tài)丙烷等
適用溫度	-196℃～+150℃

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求零件材料：

閥體	ZG0Cr18Ni9
閥蓋、閥瓣	0Cr18Ni9/H62
閥桿	0Cr18Ni9
填料、密封圈	PTFE

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求外形結(jié)構(gòu)圖：

DJ61F石化長(zhǎng)軸低溫截止閥設(shè)計(jì)要求連接尺寸：

公稱通徑 DN(mm)	DJ61F 低溫截止閥							重量 (kg)
	尺寸(mm)
	A	H開	H關(guān)	L	D1	D2	D
10	70	258	250	8	10	14.5	65	1.36
15	70	258	250	8	15	18.5	65	1.58
20	90	322	310	8	20	25.5	100	2.22
25	90	322	310	8	25	32.5	100	2.38
32	100	390	370	10	32	38.5	120	4.68
40	100	390	370	10	40	48.5	120	4.8
50	140	483	460	10	50	57.5	160	9.92
65	170	483	460	10	65	76.5	160	12.89
80	200	528	490	15	80	89.5	200	22.51
100	220	540	500	15	100	108.5	240	29.65
150	300	640	580	20	150	159.5	300	53.88