球阀的低温试验.pdf

2012年第40卷第7期
流体机械
文章编号:1005-0329(2012)07-0011-04
球阀的低温试验
朱绍源,郭怀舟,郝伟沙,吴怀昆
(合肥通用机械研究院,安徽合肥230031
摘要:低温试验是对低温阀门性能验证的一个重要手段,现行标准规定的阀门低温试验方法与实际工况有一定的差
异,不当的操作容易造成试验结果的失真,甚至对受试阀门的损害。本文主要针对低温球阀的特殊结构,分析了阀门低
温试验中容易出现的问题,并结合实际操作经验,提出了一些应对措施。
关键词:球阀;低温试验;低温抱死;消耗控制
中图分类号:TK730.4
文献标识码:A
doi:10.3969/j.isa.1005-0329.2012.07.003
Cryo
est for the Ball Valves
ZHU Shao-yuan, GUO Huai-zhou, HA0 Wei-sha, WU Huai-kun
(Hefei General Machinery Research Institute, Hefei 230031, China
Abstract: Cryogenic test is the key method to verify the performance of cryogenic valves. The current standard specified the
cryogenic test procedures for valves are different from the actual working conditions. Improper operation will cause the test results
imprecise, in addition it will damage the tested valve. According to the special structure of the cryogenic ball valves, the problems
what happened easily during e cryogenic est were analyzed. Combined wth the practical operation experiences, some countr
measures were put forward
Key words: ball valve; cryogenic test; cryogenic locking; consumption control
1前言
2.1目的
阀门低温试验是检验低温阀门在低温模拟工
球阀以启闭迅速、密封可靠、结构简单、重量况环境下的性能,可以对低温阀门整机性能作出
轻、流阻小等特点,目前在低温管道系统得到较广评价。目前,阀门低温试验所执行的标准主要是:
泛应用。用于工业低温管道的球,除少量一部GB/124925-2010、BS6364:1984等。低温试验
分特殊用途、非典型结构外,大都为非金属软密封的主要内容有;检验密封件、填料、上密封等处的
阅座结构,由于其运行工况恶劣,作用关键,因此密封情况;整机带压工况的操作性能等。检测参
密封要求高,性能考核严格,其低温性能试验是生数有:阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、填料函、冷媒及环境
产与使用过程中的一道关键工序。
温度;阀门出口端的瞬间泄漏量、累积泄漏量和平
球阀的低温试验具有一定的特殊性,了解和均泄漏量;试验介质压力极其变动情况。试验介
掌握球阀低温试验的原理、方法及特性,科学、合质一般为氢气-4。
理地利用低温试验的手段,对促进低温球阀的研2.2试验装置
究、生产,持续提高产品质量,保障重点工程建设
阀门的低温试验裝置如图1所示,试验装置
均有着重要的意义。
主要由低温系统、压力系统和测控系统3部分组
成。低温系统以液氮作冷媒,营造合适的低温环
2阀门的低温试验
境,应具备浸渍和喷淋两种降温模式,其中喷淋降
温法要能实现0~-196℃温度可调;压力系统控
收稿日期:2012-04-05修稿日期:2012-06-21
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FLUID MACHINERY
Vol,40,No.7,2012
制试验介质压力,提供试验需要的压力源,对于贵件动作困难,我们姑且称这种现象为:低温抱死。
重试验介质,应能尽可能实现回收重复利用;测控低温抱死会使非金属阀座产生永久性变形,即所
系统负责试验过程中各物理量的采集、归纳、评谓“冷流”现象,并且,聚四氟乙烯等非金属材料
定,辅助参数和试验参数的管理,整个试验裝置的的热膨胀系数要大于金属材料,随着内、外温度的
过程控制,并提供完备的人机操作界面。
逐渐平衡,内件收缩,密封比压降低或消失,密封
副失效[°
针型阀
针型网流量计
即使低温试验合格的产品,由于低温管道实
低温储罐
保
际工况的温度梯度可能始终存在,阀门壳体的温
氢/
貸/
度水平高于内件,装配时预加的密封比压会有所
试验阀
降低,仍可能会造成密封效果下降。
3.2低温抱死
低温抱死带来的损害有时会很严重,除了对
图1门低温试验原理
阀座的挤压外,连接壳体的紧固件和密封元件也
3试验过程
会受到应力异常升高带来的损害,壳体和内件相
低温试验前,应使受试阀门充分干燥,去除阀互抱紧后,受力情况复杂,严重时也可能会造成结
内的油脂及杂物。将低温阀门安装在低温试验槽构上的永久改变。
内,连接好所有接头,保证阀门填料部分位于保温
低温球阀产生低温抱死后最忌立即进行开、
盖以上,且温度保持在0C以上。将阀门浸人低关操作,此时的开、关操作在极大的应力作用下很
温介质中,低温介质盖住网体与阀盖连接部分上容易在阀座的密封面上产生一系列压痕,甚至会
端,或使用喷嘴向阈门的阌盖颈部以下均匀喷淋造成球体端口对阀座的“啃切”现象,使阀座完全
低温介质,使阀门冷却至相应的试验温度。保持失效
一定的时间,直到各处的温度稳定为止,温度变化
防止低温抱死损害的有效手段是控制好降温
应在±5℃以内。开关阀门若千次,检验其低温操速率,降温过程中保持阀门处于全开或全关位置,
作性能;关闭阀门,按正常流向加压,进行密封试设法进行阀内温度的测定,维持一定的温度稳定
验。再将阀门处于半开状态,关闭出口端的针型时间,开、关操作前要尽可能保持阀门内、外温度
阀,检验阌门填料、阀体和阀盖连接处的密封性。平衡
将试验结果与相应标准对照,判定结果,形成结3.3材料低温特性的影响
论-3
目前低温阀门,特别是LNG等介质用超低温
阀门的金属用材主要以304、304L、316、316L等
3球阀低温试验中应该注意的问题
Ni-Cr奥氏体不锈钢为主,这类材料在低温下仍
能保持较好的强度和韧性,但这类材料也存在着
3.1与实际工况的差异
某些不足,这些材料都属于亚稳定型不锈钢,在低
目前的标准、资料所推荐的低温试验方法几温下会发生向马氏体的金相转变,由于体心立方
乎都是采用外冷法,即利用冷媒从受试阀门外部晶格的马氏体致密度低于面心立方晶格的奥氏
提取热量,降低阀门温度。而低温阀门的实际工体,低温相变后会引起体积膨胀而导致零件变形。
况条件是:低温介质从阀门内部流过,外部接触常此外,温度降低还会造成金属结构的收缩,由于零