超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法

超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法

低溫截止閥通常指工作溫度低于 的截止閥門，廣泛應用于液化天然氣，液化石油氣體和其它低溫行業。目前可制造適用溫度達 －196℃ 的低溫截止閥，全部零件采用液氮進行低溫預處理，避免使用過程中密封變形泄露。低溫截止閥是一種工作在低溫氣氫或液氫介質中，用來接通或切斷管路介質的裝置。針對在使用過程中出現閥門無法動作的問題，進行了故障分析，通過改進結構，使閥門正常運行于試驗系統中。

低溫截止閥主要是指介質使用溫度在－196～－150度的低溫液態介質系統中的截止閥。低溫閥門，特別是超低溫閥門，其工作溫度極低。在設計這類閥門時，除了應遵循一般閥門的設計原則外，還有一些特殊的要求。

閥桿軸線與閥座密封面垂直。閥桿開啟或關閉行程相對較短，并具有非常可靠的切斷動作，使得這種閥門非常適合作為介質的切斷或調節及節流使用。低溫截止閥一旦處于開啟狀態，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無需把整個閥門從管線上拆下來，這對于閥門和管線焊接成一體的場合是很適用的。介質通過此類閥門時的流動方向發生了變化，因此截止閥的流動阻力較高于其它閥門。

長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滑動,因此對密封面的磨損與擦傷較小,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,其高度相對較小。截止閥的缺點是,啟閉力矩較大且難以實現快速啟閉,因閥體內流道比較曲折,流體流動阻力大,造成流體動力在管路中損失較大。

一、超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法的設計要求：

根據使用條件，低溫閥的設計有下列要求：

1） 閥門在低溫介質及周圍環境溫度下應具有長時間工作的能力。

2） 閥門不應成為低溫系統的一個顯著熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外，如流入過多，還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。

3） 低溫介質不應對手輪操作及填料密封性能產生有害的影響。

4） 直接與低溫介質接觸的截止閥組合件應具有防爆和防火結構。

5） 在低溫下工作的截止閥組合件無法潤滑，所以需要采取結構措施，以防止摩擦件擦傷。

二、超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法的材料選用

1、低溫截止閥主體材料

（1） 主體材料選用應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下會出現低溫脆性，從而降低閥門的強度和使用壽命。

2、選擇主體材料時首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會出現低溫脆性，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，所以在低溫截止閥中的使用有一定的限制，僅在低壓和小口徑閥門中選用。

超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法

1．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法結構組成

低溫截止閥由閥體、閥瓣、閥桿和汽缸等組成。閥體、閥蓋和閥桿等均采用不銹鋼，閥瓣采用銅。上下兩段閥桿中間用環氧酚醛層壓玻璃鋼布板實現絕熱，法蘭密封面采用鋁墊片，填料使用聚四氟乙烯，汽缸使用雙特密封，以減小摩擦力，閥門整體采用聚氨酯發泡保溫。

2．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法材料選用

低溫截止閥用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和復原性，因此一般選擇性能變化小的墊片材料。如浸漬聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件填料，而玻璃鋼由于導熱系數很小，大多用作熱橋元件。

3．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法密封結構

在關閉件設計時，閥座采用較硬的材料不銹鋼，閥瓣采用較軟的材料銅，當低溫下奧氏體發生相變時，密封面高低不平，軟材料在操作力的作用下產生形變而使其與閥座貼合緊密，補償由于熱應力和組織應力引起的材料變形，解決了高壓低溫工況下的密封性問題。

4．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法絕熱結構

為較好地實現低溫截止閥的絕熱，將閥蓋設計成細長結構，加長熱橋，防止因填料函部分過冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結霜，影響使用。采用隔熱墊（材料為環氧酚醛層壓玻璃鋼布）將閥桿分為上、下兩部分，減小熱流，實現絕熱。閥門整體采用外絕熱形式，使用聚氨脂發泡保溫，保溫層厚200mm。

5．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法故障分析

低溫截止閥應用于試驗系統后，出現了無法動作的故障。在對該閥解體后發現，閥桿與閥蓋出現了咬合，閥桿表面的中心線對稱位置處有兩處較深的劃痕，與之相配的閥蓋下法蘭相應位置上也有兩處劃痕。經過分析，引起故障的原因有兩方面。

（1）超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法存儲期

閥門存放期間水平放置并處于開啟狀態，閥桿與閥瓣形成懸臂梁結構，懸臂長147mm，懸臂重4．8kg。由于重力作用引起下閥桿彎曲，使得下閥桿和閥蓋法蘭孔同軸度偏差增大。原設計中同軸度大偏差為0．1mm，拆除后實測同軸度偏差約為0．4mm。由于兩零件材料均為OCr18Ni9不銹鋼，低溫下無法進行潤滑，動作時由于同軸度偏差大產生咬合現象。

（2）加工期

經檢查，閥蓋上的銷釘槽沒有按圖紙加工。將圖紙中的方形槽加工成圓弧形槽，影響了銷釘和銷釘槽的正常配合，下閥桿承受側向力，從而導致下閥桿和閥蓋產生干涉。

6．超低溫深冷焊接式截止閥故障解決辦法改進措施

（1）閥桿與閥蓋配合部分

在下閥桿Φ51mm處壓入一個H62銅套，不銹鋼OCr18Ni9硬度160HB，黃銅H62硬度56HB，采用這種方式可避免同種材料直接接觸而產生咬合現象。將閥蓋下法蘭孔Φ51mm加工至Φ57mm，與下閥桿相應處采用間隙配合，既保證了配合件具有較小的動摩擦力，又起到了導向作用。

（2）閥桿防轉裝置銷釘和銷釘槽配合的作用是避免閥桿旋轉。由于該閥的閥瓣、閥桿、汽缸和活塞等為回轉體，其閥桿是否旋轉對其密封和啟閉性能不會產生影響。為了避免由于銷釘和銷釘槽配合不當而使下閥桿承受側向力，取消了銷釘。