كيفية اختيار صمام بوابة البيئة ذات درجة الحرارة المنخفضة؟

اختيارصمامات البوابةيجب النظر في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة بشكل شامل من ثلاثة جوانب: صلابة المواد، وأداء الختم، والتصميم الهيكلي، على النحو التالي:

صلابة المواد: جوهر عدم هشاشة درجات الحرارة المنخفضة

في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، تكون المواد عرضة لفقد صلابتها بسبب "التقصف الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة"، مما يؤدي إلى تشقق صمامات البوابة. عند الاختيار، ينبغي إعطاء الأولوية للمواد ذات المتانة الممتازة في درجات الحرارة المنخفضة:

الفولاذ الكربوني/الفولاذ المنخفض السبائك: مناسب لسيناريوهات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة التي تتراوح من -20 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية، مثل فولاذ أوعية الضغط ذات درجة الحرارة المنخفضة 16MnDR، مع صلابة تأثير (Ak) تبلغ ≥ 27J عند -40 درجة مئوية، والتي يمكن أن تلبي المتطلبات الصناعية العامة.

الفولاذ المقاوم للصدأ: مناسب لسيناريوهات درجات الحرارة المنخفضة العميقة التي تقل عن -196 درجة مئوية (نقطة غليان النيتروجين السائل)، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 (الحفاظ على المتانة عند -196 درجة مئوية) والفولاذ المقاوم للصدأ 316 (مقاومة أفضل للتآكل، ومناسب للوسائط ذات درجات الحرارة المنخفضة الرطبة أو المسببة للتآكل).

السبائك القائمة على النيكل، مثل سبائك Monel (سبائك Ni Cu) وسبائك نيكل Inconel (سبائك Ni Cr Fe)، مناسبة لدرجات الحرارة المنخفضة للغاية (-253 ℃، ظروف عمل الهيدروجين السائل) وبيئات التآكل القوية، مع عدم وجود خطر التقصف عند درجات الحرارة المنخفضة.

أداء الختم: ضمان عدم التسرب

أداء الختم لدرجة الحرارة المنخفضةصمامات البوابةيؤثر بشكل مباشر على سلامة النظام، ويجب اختيار شكل الختم وفقًا لظروف العمل:

الختم المعدني: المعدن المطلي بالنحاس أو الألومنيوم أو الجرافيت المرن، مناسب للوسائط ذات الضغط العالي والنقاء العالي ودرجات الحرارة المنخفضة (مثل الأكسجين السائل)، مع موثوقية ختم عالية ولكن متطلبات دقة معالجة عالية.

الختم غير المعدني: بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE، مقاومة درجات الحرارة -200 درجة مئوية ~ 260 درجة مئوية)، مادة PTFE المعدلة المملوءة (مقاومة التآكل المحسنة)، مناسبة لسيناريوهات الضغط المتوسط ​​والمنخفض؛ جرافيت مرن (مقاومة درجات الحرارة -200 درجة مئوية ~ 1650 درجة مئوية)، مع مقاومة درجات الحرارة المنخفضة والعالية، مناسب لظروف العمل ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة بالتناوب.

ختم المنفاخ: المنفاخ المعدني (مثل منفاخ الفولاذ المقاوم للصدأ 316) يمكن أن يحقق "تسرب صفر" وهو مناسب للوسائط شديدة السمية والقابلة للاشتعال ومنخفضة الحرارة (مثل الكلور السائل)، مع تجنب الاتصال المباشر بين ساق الصمام والوسيط، مما يطيل عمر الخدمة.

التصميم الهيكلي: الأمثل للتكيف مع ظروف التشغيل ذات درجات الحرارة المنخفضة

درجة حرارة منخفضةصمامات البوابةالحاجة إلى تقليل فقدان البرودة وتجنب تركيز الإجهاد من خلال التحسين الهيكلي:

هيكل الرقبة الطويلة: يعتمد ساق الصمام تصميمًا طويل الرقبة (يبلغ طوله عادةً 100-300 مم)، والذي يمكن أن يمنع نقل الطاقة الباردة من جسم الصمام إلى نهاية التشغيل، ويمنع المشغلين من قضمة الصقيع، ويقلل من نقل الحرارة الخارجية إلى الوسائط ذات درجة الحرارة المنخفضة (تجنب التغويز المتوسط ​​والضغط الزائد).

الوقاية من الصقيع والعزل: يمكن تركيب طبقة عازلة (مثل رغوة البولي يوريثان أو الصوف الصخري) على الجزء الخارجي من جسم الصمام لتقليل فقدان قدرة التبريد؛ تم تصميم بعض صمامات البوابة مع "فتحات تنفس" لتصريف التسربات النزرة للوسائط ذات درجة الحرارة المنخفضة بأمان وتجنب تراكم الصقيع عند ختم ساق الصمام.

تصميم مضاد للمطرقة المائية: يعتمد قلب الصمام والمقعد على تصميم انسيابي لتقليل المطرقة المائية الناتجة عن التغيرات المفاجئة في معدل التدفق المتوسط ​​(يتميز جسم الصمام بمقاومة ضعيفة للصدمات عند درجات الحرارة المنخفضة، وقد تتسبب المطرقة المائية في التمزق).