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低温阀门中对金属密封蝶阀的要求与应用
作者:Admin   发布时间:2016-05-19   浏览:

  随着经济与工业技术的的飞速发展,日新月异的高新技术及人们对阀门的需求,使阀门业面临着巨大的挑战和机遇。特别是蝶阀在低温介质中的使用,除能满足常温状态下一般阀门所具备的性能之外,更重要的是其在低温状态下阀门密封的可靠性,动作灵活性以及对低温阀门的其它特殊需求。
  蝶阀有结构紧凑、体积小、重量轻(与相同压力,同通径的闸阀相比能降低40%~50%)流体阻力小、启闭迅速等优点,所以能得到广泛的应用。
  但我国的一些低温装置,如天燃液化设备、空气分离设备及变压吸附设备等化工行业所使用的阀门有80%以上还是截止阀及闸阀,蝶阀的使用数量很少。主要是由于金属密封蝶阀在低温状况下密封性能表现不良,及其它一些由于结构不合理等原因引起的介质内漏和外漏的现象,严重的影响这些低温设备的安全及正常运行,无法满足低温设备的要求。
  因为我国低温装置的不断发展,对低温阀门的需求也是日益增大,所以对金属密封蝶阀进行结构上的改进,研发了三偏心纯金属高密封性能的蝶阀,这类蝶阀无论介质属于高温还是低温都能满足其需要。
现结合该类的结构特点,仅做低温性能方面的简单介绍。
一、对低温碟阀密封性能的要求:
低温阀门产生泄漏的状况主要有两种情况,一是内漏;二是外漏。
1)阀门产生内漏
  主要是由于密封副在低温状态下发生变形所致。
  当介质温度下降到令材料产生相变的温度时引起体积变化,令原先研磨精度较高的密封面发生翘曲变形而造成低温密封不良。我们曾对DN250阀门做低温试验,介质为液氮(-196℃)蝶板材料是1Cr18Ni9Ti(没经过低温处理)发现密封面翘曲变形量可达0.12mm左右,这是引起内漏的主要原因。
  新研制的蝶阀从平面密封改为锥面密封。阀座为一个斜圆锥椭圆密封面,和嵌装在蝶板上的正圆形弹性密封环组成密封副。密封环可在蝶板槽内径向运动。当阀门关闭时,弹性密封环首先与椭圆密封面的短轴接触,伴随阀杆的转动渐渐将密封环向内推,迫使弹性环再次和斜圆锥面的长轴接触,最终使弹性密封环和椭圆密封面全部接触。它的密封是依靠弹性环产生变形来完成的。
  所以在阀体或蝶板在低温下产生形变时,都会被弹性密封环所吸收补偿,不会产生泄漏及卡死现象。当阀门开启时这一弹性形变立即消失,在启闭过程中基本不存在相对磨擦,故使用寿命长。
2)阀门的外漏。
  其一是阀门与管路通过法兰连接方式时,由于连接垫料、连接螺栓、以及连接件在低温环境下材料之间收缩不同步引起松弛而导至泄漏。因此我们将阀体与管路的连接方式由法兰连接改为焊接结构,避免了低温泄漏。
  其二是阀杆和填料处的泄漏。一般多数阀门的填料为F4,因为其自滑性能优异、摩擦系数小(对钢摩擦系数f=0.05~0.1),又具备独特的化学稳定性,因此拥有广泛的应用。
  但F4也存在不足之处,一是冷流倾向大;二是线膨胀系数过大,低温环境下发生冷缩导致渗漏,使阀杆处大量结冰,导致阀门开启失灵。为此研制的低温蝶阀通过自缩密封结构即利用F4膨胀系数大的特点,通过预留的间隙达到常温、低温都能密封的目的。
二、阀体、阀杆轴衬的设计要求
1)低温阀门壳体结构形状。
  正确的材料选择对阀门正常安全可靠工作有着极其重要的意义。蝶阀的结构特点和截止阀、闸阀相比,不仅避免了因形状不规则,壳体壁厚不均匀,在低温下形成的冷缩,温差应力所导致的变形,而且由于蝶阀体积不大,阀体形状左右基本是的称的,因而热容量小;予冷量消耗也小;形状规则又利于阀门的保冷措施。完全根据低温阀的特殊性进行设计制造,如:壳体材料选择了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢等。
2)阀杆衬套的选择。
  根据用户反映,有些低温阀门在运行的时候,阀门的转动部位出现粘滞,咬合现象时常发生,主要原因是:配对材料的选择不合理,予留冷间隙过小,及加工精度不准等原因所致。
  在研发低温阀门时,采取的多项措施,都是为了防止出现以上情况。例如:我们对阀杆上、下轴衬选用了具有摩擦系数小及自润滑性能的SF-1型复合轴承,这样可以配合低温阀门的一些特殊需要。金属密封型蝶阀具备的特点是一些普通阀门所不具备的。尤其是流阻小、密封可靠、启闭迅速、使用寿命长等。

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