風(fēng)化自然氣(LNG)因其存正在一度明顯的特性，高溫風(fēng)化與常溫氣體的容積比為1:600，因?yàn)榫哂羞\(yùn)載、儲(chǔ)存等極大的劣勢(shì)，近多少年來(lái)，停滯勢(shì)頭無(wú)比疾速。同聲，LNG因其量度低(一163℃ )、易爆易燃等特性，對(duì)于LNG名目用高溫閥門(mén)提出了更高、更嚴(yán)厲的請(qǐng)求，請(qǐng)求LNG超高溫工業(yè)閥門(mén)運(yùn)用壽數(shù)長(zhǎng)，保險(xiǎn)牢靠，能正在線培修之類。眼前，LNG工事用超高溫頂裝式球閥根本上依托出口，除非價(jià)錢(qián)高之外，交貨期及售后效勞均難以失去保障。
為了盡快完成外來(lái)化，合肥通用機(jī)器鉆研院2014年5月獲批國(guó)度高*轉(zhuǎn)崗科研院所翻新威力雜項(xiàng)資金支撐，對(duì)于LNG超高溫頂裝式球閥要害技能停止鉆研、攻關(guān)，眼前己順利研發(fā)出了4個(gè)規(guī)格2in.(50mm)-150Lb,600Lb，6in.(150mm)-900Lb,10in.(250mm)-900 Lb的超高溫頂裝式球閥總機(jī)，并成功經(jīng)過(guò)其三方威望組織的檢測(cè)，各項(xiàng)功能目標(biāo)均滿意有關(guān)規(guī)范請(qǐng)求。白文次要引見(jiàn)正在總機(jī)自制進(jìn)程中，對(duì)于閥門(mén)構(gòu)造設(shè)想、整機(jī)甄拔、加工打造、實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)等范圍停止的攻關(guān)狀況，為閥門(mén)打造企業(yè)正在超高溫頂裝式球閥設(shè)想和打造范圍需要成心義的參考。
2.1構(gòu)造設(shè)想
超高溫頂裝式球閥的加大閥蓋、瓦當(dāng)板、中腔超壓泄放等通例設(shè)想請(qǐng)求正在BS 6364,MESC SPE77/200等規(guī)范中均有規(guī)則。正在超高溫球閥構(gòu)造設(shè)想中，閥座密封資料采納PCTFE，閥體與閥座之間采納帶繃簧彌補(bǔ)的唇形墊圈(LIPSEAL )。中腔超壓泄放可采納間接正在圓球下游或者上游開(kāi)孔(實(shí)在踐應(yīng)器具有定然的局限性)，或者許采納API 6D DIB -2構(gòu)造設(shè)想成SPE - DPE結(jié)合閥座，完成中腔超壓主動(dòng)向下游或者上游泄放。
關(guān)于超高溫頂裝式球閥，為防止金屬與金屬資料(PCTFE)正在超高溫工況下變形不分歧反應(yīng)閥門(mén)密封功能，應(yīng)正當(dāng)設(shè)想球閥的閥座構(gòu)造。正常狀況下，球閥密封次要靠圓球與閥座、閥座與閥體之間的密封完成。關(guān)于LNG超高溫球閥，閥座走漏通道次要為閥座與圓球、閥座墊圈與圓球及閥座墊圈與閥座支承之間。閥座與圓球之間采納帶慣性儲(chǔ)能的唇形墊圈(LIPSEAL)，克制金屬與金屬超高溫工況下變形不分歧來(lái)完成密封，閥座墊圈與圓球之間靠預(yù)緊碟形繃簧及介質(zhì)力保障密封。而關(guān)于超高溫條件工況，閥座墊圈與閥座支承之間的走漏通道常常被無(wú)視，也不簡(jiǎn)單找出處理方法。經(jīng)采納帶彌補(bǔ)密封力的閥座構(gòu)造，正當(dāng)設(shè)想消費(fèi)工藝，處理了閥座支承與閥座墊圈變形不分歧而反應(yīng)密封的成績(jī)。
同聲，因閥座密封資料PC T FE為工事塑料，要完成閥座的密封功能，必需強(qiáng)加定然的預(yù)緊力以滿意資料的必須比壓，況且正在介質(zhì)壓力下所受力使不得超越資料的許用比壓，招致密封資料與圓球之間必需有定然的接觸幅度。如常溫管線球閥，若閥座墊圈資料采納PT FE、錦綸等工事塑料，閥座設(shè)想成DIB一1或者DIB一2的構(gòu)造時(shí)，若不正當(dāng)設(shè)想閥體與閥座之間U形圈(亦稱鞲鞴墊圈)的分寸以及閥座密書(shū)皮的幅度，或者許有關(guān)性能較難完成，或者許扭矩將會(huì)很大而反應(yīng)閥門(mén)的電門(mén)功能。
關(guān)于高溫球閥，唇形墊圈相比U形圈除非常溫下要靠擠壓變形完成密封外，還必須要正在高溫條件下，經(jīng)過(guò)繃簧力的彌補(bǔ)克制高溫變形對(duì)于密封形成的反應(yīng)。因而關(guān)于同規(guī)格的球閥閥座，可選用的唇形圈截面幅度要比U形圈截面直徑大，呼應(yīng)的閥門(mén)扭矩也大。因而，關(guān)于閥座墊圈資料采納工事塑料PC T FE的超高溫頂裝式球閥，正當(dāng)設(shè)想和取舍墊圈接觸幅度及唇形墊圈的截面分寸，將間接反應(yīng)閥門(mén)的電門(mén)操作功能和超壓泄放性能。
除此之外，閥座的構(gòu)造設(shè)想還應(yīng)思忖閥座、圓球正在線組裝性能的請(qǐng)求。LNG工事力點(diǎn)位置均采納頂裝式球閥，就是思忖其存正在可正在線組裝的性能(圖1)。
2.2 整機(jī)甄拔
超高溫頂裝式球閥的資料取舍無(wú)比主要，材料不象樣，會(huì)形成殼體及密書(shū)皮的外漏或者內(nèi)漏，零元件的分析力學(xué)功能、強(qiáng)度滿意不了運(yùn)用請(qǐng)求，以至折斷，必定招致風(fēng)化自然氣介質(zhì)走漏，惹起作響。
正在本技能畛域，因?yàn)榻饘儋Y料正在LNG工況條件下，易發(fā)作高溫冷脆景象，資料強(qiáng)度和角度大幅進(jìn)步，塑性和韌性大幅升高，反應(yīng)閥門(mén)的功能和保險(xiǎn)。因而，正在LNG用高溫閥門(mén)承壓元件甄拔時(shí)，多采納存正在面心立方晶格的奧氏體不銹鋼資料，其高溫條件下變形小，沒(méi)有顯然的高溫冷脆臨界量度，正在-200℃以次，仍能維持較高的韌性，常見(jiàn)資料如304,304L,316,316L等。為預(yù)防體、蓋資料正在高溫條件下發(fā)作馬氏體、奧氏體高溫相變，而惹起密書(shū)皮變形生效，正常狀況下，對(duì)于閥體、閥蓋等奧氏體資料制造的承壓元件，須停止高溫深冷解決，使資料的馬氏體改變和變形失去充足停止后再停止整機(jī)精加工。高溫解決的量度應(yīng)低于資料相變量度(MS)，且低于閥門(mén)實(shí)踐任務(wù)量度，解決工夫以2~4h為宜，若環(huán)境答應(yīng)可停止屢次高溫解決或者恰當(dāng)?shù)臅r(shí)效解決。
1.閥體2.唇形圈3.閥座支承4.卡環(huán) 5.繃簧座6.蝶簧 7.墊圈8.圓球
圖1閥座構(gòu)造
同聲，為保障資料愈加優(yōu)良的高溫功能，鑄件冶煉時(shí)，應(yīng)過(guò)分防止其發(fā)生夾渣、橋孔、機(jī)構(gòu)蓬松、裂紋等缺點(diǎn)和因素不均，正在鑄件檢測(cè)時(shí)其可探位置應(yīng)過(guò)分全副射線探病，至多II級(jí)及之上象樣，鉚接坡口位置I級(jí)象樣，或者間接參照J(rèn)B/T 6440規(guī)范請(qǐng)求執(zhí)行。
對(duì)于超高溫頂裝式球閥內(nèi)件(如圓球、閥座支承、壓環(huán)、閥桿等)資料的取舍，次要思忖資料的強(qiáng)度、密封特點(diǎn)以及線性收縮系數(shù)等高溫功能參數(shù)，過(guò)分與承壓元件的資料維持分歧或者采納高強(qiáng)度的耐高溫資料，保障常溫及高溫下整機(jī)均能滿意設(shè)想和運(yùn)用請(qǐng)求。特別是圓球及有指紋合作全體的零元件，應(yīng)經(jīng)過(guò)有關(guān)熱解決技能進(jìn)步其名義角度，或者間接選用角度較高的奧氏體不銹鋼資料。
2.3 加工打造
為保障球閥正在高溫工況下的密封功能，閥體、閥座、閥蓋等整機(jī)的地位精密度及分寸精密度、名義光亮度等必需滿意設(shè)想請(qǐng)求，同聲設(shè)想各族呼應(yīng)的工裝榫頭、機(jī)床和磨具等。
正在超高溫頂裝式球閥自制進(jìn)程中，一切密書(shū)皮的精加工均正在數(shù)控旋床或者加工核心上停止，保障名義光亮度抵達(dá)或者高于設(shè)想請(qǐng)求。次要零元件觸及形位差役的加工資分寸，均正在數(shù)控旋床或者加工核心上加工并設(shè)想呼應(yīng)的工藝工裝，保障各整機(jī)的拆卸地位精密度請(qǐng)求。唇形墊圈密封位置的加工均正在數(shù)控旋床或者加工核心上停止，正在保障分寸精密度的大前提下，確保名義光亮度到達(dá)或者高于設(shè)想請(qǐng)求。同聲設(shè)想閥座拆卸工裝、唇形墊圈的拆卸工裝，保障唇形墊圈的密封J險(xiǎn)能優(yōu)良。球閥拆卸前對(duì)于各零元件次要分寸精密度審查，依照?qǐng)D紙請(qǐng)求停止掌握，保障閥門(mén)拆卸功能。
3 測(cè)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)
3.1 有關(guān)規(guī)范
眼前，本國(guó)依據(jù)高溫閥門(mén)的實(shí)踐狀況制訂了呼應(yīng)的國(guó)度規(guī)范，zui早公布的高溫閥門(mén)事業(yè)規(guī)范為JB/T 7746一1995。隨著技能的停滯，于2010年8月公布了國(guó)度規(guī)范GB /T 24925 -2010，該規(guī)范對(duì)于高溫閥門(mén)的實(shí)用量度范疇、設(shè)想、打造、測(cè)驗(yàn)規(guī)定及實(shí)驗(yàn)辦法均作了細(xì)致的規(guī)則，并于2016年2月公布風(fēng)化自然氣用閥門(mén)系列規(guī)范，JB/T 12621-2016,JB/T 12622-2016,JB/T 12623-2016,JB/T 12624-2016,JB/T 12625-2016,JB/T 12626-2016，內(nèi)中JB /T 12622-2016是對(duì)于于風(fēng)化自然氣用閥門(mén)功能實(shí)驗(yàn)的規(guī)范，該規(guī)范規(guī)則了風(fēng)化自然氣缸門(mén)功能實(shí)驗(yàn)名目、實(shí)驗(yàn)辦法、實(shí)驗(yàn)順序以及走漏率等請(qǐng)求。
國(guó)內(nèi)上，較為通用的LNG用閥門(mén)規(guī)范有英國(guó)規(guī)范和歐盟規(guī)范。內(nèi)中英國(guó)規(guī)范BS 6364-1984有4次改正，次要是對(duì)于附錄A的超高溫實(shí)驗(yàn)形式停止了全體改正，2007年確認(rèn)無(wú)效的讀物仍是1984年的規(guī)范。歐盟有一項(xiàng)特地對(duì)準(zhǔn)于LNG閥門(mén)的實(shí)驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)EN 12567-2000，該規(guī)范初次提出了LNG用閥門(mén)型式實(shí)驗(yàn)范圍的形式。國(guó)內(nèi)規(guī)范化技能委員會(huì)于2013年公布了國(guó)內(nèi)規(guī)范ISO 28921.1-2013，對(duì)于高溫閥門(mén)的實(shí)用量度范疇、設(shè)想、打造、實(shí)驗(yàn)范圍編成了規(guī)則，同聲正正在制訂ISO 28921.2-2014等規(guī)范。
3.2 測(cè)驗(yàn)辦法
測(cè)驗(yàn)辦法對(duì)于考證LNG閥門(mén)的功能至關(guān)主要。LNG閥門(mén)的測(cè)驗(yàn)分常溫條件和高溫條件下的檢測(cè)，內(nèi)中高溫條件可采納內(nèi)部結(jié)冰法和外部結(jié)冰法。B S 6364規(guī)范規(guī)則采納內(nèi)部結(jié)冰法，即經(jīng)過(guò)將閥門(mén)浸泡正在結(jié)冰介質(zhì)(一般為液氮)中的形式，以到達(dá)所需的實(shí)驗(yàn)量度，檢測(cè)閥門(mén)功能的辦法。該辦法實(shí)用于閥門(mén)批量消費(fèi)時(shí)的出界測(cè)驗(yàn)，GB /T 24925, ISO 28921.1,EN 12567和JB/T 12622一2016對(duì)于于貨物出界測(cè)驗(yàn)均采納此種辦法。外部結(jié)冰法即經(jīng)過(guò)閥腔內(nèi)注入結(jié)冰介質(zhì)的形式以到達(dá)所需實(shí)驗(yàn)量度來(lái)檢測(cè)閥門(mén)功能的辦法。EN 12567規(guī)范規(guī)則的閥門(mén)壽數(shù)實(shí)驗(yàn)即采納外部結(jié)冰法。兩種實(shí)驗(yàn)辦法的實(shí)驗(yàn)安裝見(jiàn)圖2、圖3。內(nèi)中采納內(nèi)部結(jié)冰法的實(shí)驗(yàn)安裝，眼前本國(guó)己公布有關(guān)的事業(yè)規(guī)范JB /T 12003 。
1.保鮮資料2.支架3.熱電偶4.結(jié)冰介質(zhì)流量表6.熱電偶7.上游隔離閥(測(cè)氦氣入口端量度)8.閥體處熱電偶9.實(shí)驗(yàn)閥門(mén)10.閥門(mén)外部熱電偶
11.壓力表12.壓力調(diào)理閥13.下游隔離閥 14.氦氣瓶15.器皿16.蛇形管17.法蘭盲板18.閥體或者法蘭盲板處熱電偶(可選)
圖3 外部結(jié)冰法實(shí)驗(yàn)安裝
3.3 實(shí)驗(yàn)形式
超高溫頂裝式球閥實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)名目次要囊括常溫實(shí)驗(yàn)和高溫實(shí)驗(yàn)，內(nèi)中常溫實(shí)驗(yàn)次要囊括常溫殼體強(qiáng)度、閥座低壓及高壓密封、電門(mén)扭矩測(cè)試等，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)正常采納氮?dú)?。高溫?shí)驗(yàn)名目次要囊括超高溫條件下的閥門(mén)舉措功能和密封功能，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)正常采納氦氣。高溫實(shí)驗(yàn)相關(guān)結(jié)冰介質(zhì)的取舍、舉措功能和扭矩測(cè)試請(qǐng)求、低壓密封請(qǐng)求、低壓密封實(shí)驗(yàn)的壓力增量和閥座密封走漏率請(qǐng)求等正在規(guī)范BS 6364,IS0 28921.1和GB/T 24925中均作了細(xì)致的規(guī)則。JB/T 12622參考EN 12567規(guī)范，對(duì)于高溫舉措重復(fù)實(shí)驗(yàn)編成了呼應(yīng)規(guī)則，與GB /T 24925相比，該規(guī)范對(duì)于高溫閥座密封實(shí)驗(yàn)走漏率停止了修正，與BS 6364的規(guī)則相分歧。
研發(fā)的超高溫頂裝式球閥(圖4)，實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)名目根本依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求停止，高溫舉措重復(fù)實(shí)驗(yàn)位數(shù)為1 000次，并經(jīng)其三方威望組織檢測(cè)象樣。
4 序言
正在LNG名目中，外來(lái)超高溫要害地位閥門(mén)的市面擁有量較少，緣由次要是其構(gòu)造及密封功能很難到達(dá)當(dāng)場(chǎng)工況運(yùn)用請(qǐng)求。要打破LNG超高溫閥門(mén)的設(shè)想和打造要害技能，必需對(duì)于LNG工況用高溫閥門(mén)正在構(gòu)造設(shè)想、資料取舍及功能鉆研、閥門(mén)高溫功能實(shí)驗(yàn)及測(cè)驗(yàn)等諸多范圍停止深化鉆研，囊括長(zhǎng)頸閥蓋構(gòu)造設(shè)想、體腔防異樣升溫構(gòu)造設(shè)想、防閥桿吹出構(gòu)造及防靜電構(gòu)造設(shè)想、高溫條件下密封構(gòu)造及防火構(gòu)造設(shè)想、承壓元件及內(nèi)件資料取舍及高溫功能鉆研、閥門(mén)高溫條件下測(cè)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)綜合等。除此之外，閥門(mén)打造企業(yè)的消費(fèi)及品質(zhì)掌握程度也至關(guān)主要。鼎力促進(jìn)LNG超高溫要害閥門(mén)外來(lái)化，逐漸使用到LNG工事名目，取代出口，對(duì)于晉升閥門(mén)打造企業(yè)本身的技能退步，保證國(guó)度動(dòng)力策略保險(xiǎn)，都有著主要的意思。
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