2 低溫閥門及其低溫嘗試裝置

  2.1 低溫閥門

  船用低溫閥門按其辦公溫度分類，-100-40℃的稱為低溫閥門，-100℃以下的稱為超低溫閥門，低溫閥門的辦公溫度主要決定于于其媒介溫度，表1列出了常見媒介的氣組織液體化溫度，從中的散布溫度來看，低于-100℃的工況背景，到現(xiàn)在為止應當遭受高度看得起。

  表1 常用氣體的液化溫度 （℃）

  低溫閥門的主要品種有：閘閥、截至閥、止回閥、球閥和蝶閥等。低溫閥門普通都認為合適而使用長頸閥蓋結構，以保障填料函底部溫度維持在0℃以上，避免填料凍結。結構預設時應思索問題因為溫度變動引動的結構變型和媒介異常升壓現(xiàn)象，以保障嚴密封閉性能和強度安全為主要原則。低溫閥門材料挑選要依辦公溫度而定，普通來說，-100℃以上，主體材料認為合適而使用低溫碳鋼，-100℃以下要挑選奧氏體不銹鋼。嚴密封閉和緊固件也要根據(jù)辦公溫度的不一樣，挑選合宜的材料以保障管用的機械性能。

  2.2 閥門低溫嘗試裝置

  閥門低溫嘗試裝置主要用來施行低溫閥門零器件深冷處置和閥門低溫型式嘗試。

  相關標準規(guī)定，辦公溫度低于-100℃的低溫閥門，其主要零器件在精加工前應施行深冷處置，目標是減損因為溫差和金相團體變更而萌生的變型。低溫嘗試主要是檢查驗看在低溫辦公背景下，低溫閥門的整機性能，這是一項要定期施行的辦公。

  到現(xiàn)在為止，低溫背景主要是經(jīng)過熱能功循環(huán)或低溫媒介（一般是低溫液體借鑒氣化潛熱）形式取得，但不銹鋼閥門-100℃以下的深冷背景一般只能經(jīng)過低溫液體浸漬法取得，因為液氮的溫度位合宜（-196℃）、出處廣泛、無污染、價錢便宜而獲得廣泛應用。認為合適而使用液氮作為冷中介質(zhì)時，可以經(jīng)過參加一定比例的乙醇來取得不一樣的溫度位。

  3 深冷處置與低溫嘗試

  3.1 深冷處置

  深冷處置工藝在閥門行業(yè)主要適合使用于辦公溫度低于-100℃的超低溫閥門零器件，在這個溫度段的用材主要以F304、F304L、F316和F316L等Cr-Ni奧氏體不銹鋼為主，這些個材料都歸屬亞牢穩(wěn)型不銹鋼，在低溫下會發(fā)生向馬氏體的金相轉變，因為體心立米晶格的馬氏體比面心立米晶格的奧氏體具備更大的比容，低溫相變后會引動大小膨脹而造成零件變型。

  這個之外，溫度減低還會導致金屬結構的收縮，因為零件各局部收縮翹棱均，就萌生了溫度應力，當溫度應力越過了材料的屈撓極限時，零件將萌生不可以逆的長久變型。深冷處置可以使相變和變型充分發(fā)生，而后，經(jīng)過精加工使零件維持團體和尺寸的相對牢穩(wěn)。具體辦法是：將零件浸放在液氮中，當溫度達到-196℃時著手保暖1～2h，而后抽取，天然還原到常溫，重復循環(huán)2次。相關研討資料表明，深冷處置還有鞏固材料機械性能的效果，鋼鐵材料在通過深冷處置后，強度和硬度有所增長。主要是因為：（1）殘存奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，因此增長強度和硬度；（2）從馬氏體中析出超細碳化合物，因此彌漫鞏固；（3）團體細化，因此引動材料的強有力的化。況且覺得：二次深冷處置效果最佳，由于第二次處置時材料仍能發(fā)生結構上的變動，不過從這以后的多次處置就不再有表面化變動 。

  3.2 低溫嘗試

  到現(xiàn)在為止，閥門低溫嘗試所執(zhí)行的標準主要是：JB/T7794、BS6364等。在低溫嘗試前，閥門應施行去油脂和干燥處置，由于油脂和養(yǎng)分在低溫背景下會成為結實又硬的固態(tài)事物，導致閥內(nèi)結構毀損。將閥門和嘗試裝置連署好往后，在常柔和最大辦公壓力下，運用氦氣做起初檢驗測定嘗試，保證各部位連署的緊急性。在閥門降低溫度的過程中要維持閥內(nèi)始末有氦氣流通，以帶走降低溫度過程中有可能形成的潮氣。整個兒嘗試過程要在低溫嘗試槽內(nèi)完成，閥門群體浸入液氮或液氮與乙醇的混合液中，液面高度應達到閥蓋頸部位置。當各部位溫度達到規(guī)定的要求時，即可著手嘗試。低溫嘗試的內(nèi)部實質(zhì)意義主要是按相關標準要求，檢驗測定閥門在低溫狀況下的嚴密封閉和操作性能，其間還要做多少次的開關操作，必須要注意擔任職務的人的安全防備保護，要注意辦公背景的通風和低溫地區(qū)范圍的警示、隔離。要看得起對嘗試終了后辦公場所的妥善料理后事防備保護。

  4 閥門深冷嘗試裝置預設

  所商議的低溫閥門深冷嘗試裝置預設方案基于現(xiàn)代測控技術，思索問題了到現(xiàn)在為止主要的低溫閥門產(chǎn)品散布。方案的提出有實際的工程應用基礎。

  4.1 低溫系統(tǒng)

  低溫系統(tǒng)由低溫儲罐、低溫嘗試槽、真空連署收并管理道，低溫扼制閥等組成，如圖1所示。

  圖1 低溫系統(tǒng)

  低溫嘗試槽的預設是本系統(tǒng)的重點，嘗試槽的尺寸要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格合理配備布置，以公稱通徑24in（600mm）、公稱壓力600磅的閘閥為例，結構長度1407mm，法蘭外徑1000mm，底部至閥蓋殼體約1600mm。閥體兩端安裝墊環(huán)、盲板、螺釘螺絲帽等長度約為1760mm，加上余量，內(nèi)膽尺寸為2000mm，寬1600mm，高度加墊塊、固定板后約1800mm、液面至槽口安全高度約200mm。低溫槽外形尺寸（長、寬、高、保暖層厚度）為2500mm、2100mm、2000mm、250mm。箱體承重可達2.5t/m2（設吊起環(huán)）。內(nèi)腔側板認為合適而使用5mm304板，底板為7mm304，底座框架，外板為2mm304板。里外腔充填A、B雙組分聚合物高保暖材料。箱體和箱蓋總重量為2.5～2.8t。表2為不一樣規(guī)格的嘗試槽預設尺寸。

  表2 嘗試槽要求

  低溫嘗試槽應預設成敞口雙層結構，以便捷試件吊裝，但要配有保暖上蓋，內(nèi)膽要有足夠的壁厚以承擔有可能萌生的吊裝沖擊，底部要設置固定結構，避免嘗試中閥門的群體轉動。內(nèi)、外壁間補充高保暖聚合物發(fā)泡材料，形成半中腰“絕熱層”，內(nèi)、外壁之間的導熱形式主要是“導熱”，因為這個，其間的增強筋要設置“導熱斷橋”，避免隨筋板萌生的“導熱”，隔熱筋土地板結構如圖2所示。

  圖2&ems船用閥門p;隔熱筋土地板結構

  嘗試槽半埋入地，以便捷操作，利于保暖，增長安全性。低溫儲罐與嘗試槽間及各嘗試槽間以電子管道銜接，以便捷補液和合理利用殘液。管道預設要接合在場事情狀況，合理安置切換閥組并加裝安全閥。

  4.2 壓力管路系統(tǒng)設置

  壓力管路系統(tǒng)的目標是為了滿意在低溫狀況下的閥門性能嘗試。壓力管路系統(tǒng)如圖3所示。

  圖3 壓力管路系統(tǒng)

  壓力管路系統(tǒng)由蛇形壓力管（DN6～10）、針型閥、氣體增壓泵、扼制管網(wǎng)、承壓盲板等組成，主要測試內(nèi)部實質(zhì)意義是閥門嚴密封閉及低溫操作性能，深冷狀況下的嘗試媒介以氦氣為宜（氣體狀態(tài)氮氣回到高壓深冷背景后會萌生二次液化）。出于經(jīng)濟上的思索問題，對于大通徑、高壓力閥門的低溫嘗試，應思索問題價值高嘗試媒介的重復運用，氣體增壓泵前后要預設正、逆向切換回路，易于價值高嘗試媒介回收，氦氣可回收增壓回路如圖4所示。出于安全上的思索問題，扼制閥組盡有可能引入操作扼制室，防止長時間的在場操作。

  4.3 測控系統(tǒng)

  測試及數(shù)值搜集系統(tǒng)由上位機、壓電變送器、軟式鎧裝鉑電阻、高精密度流量計、智能顯露儀、積算儀、針形閥、乙醇計泡器、氦質(zhì)譜檢漏儀以及搜集電路等組成，如圖5所示。勘測參變量涵蓋：冷媒溫度，閥體、閥蓋、閥桿、填料、嚴密封閉件溫度，媒介壓力，泄露量等。所選測試攝譜儀應能適合-196℃以下辦公背景。參變量勘測認為合適而使用在場二次儀表與計算機遠傳搜集相接合。壓力參變量經(jīng)壓力變送器傳遞入智能數(shù)碼顯露儀，流量參變量經(jīng)流量計（精密度≤0.01mL/s）傳遞入智能流量積算儀，溫度參變量經(jīng)PT100鉑電阻變送器傳遞入智能數(shù)碼顯露儀，各儀表實時顯露待監(jiān)控參變量，并將各參變量經(jīng)過RS232/485傳道輸送入上位機，供上位機監(jiān)控剖析軟件計算剖析數(shù)值。壓力管路扼制閥門及電氣扼制開關引入扼制室，實時數(shù)值顯露、在場打印、長程監(jiān)視檢測。

  圖4 氦氣可回收增壓回路

  圖5 測控系統(tǒng)

  上位機（工控機）：負責收繳智能數(shù)碼顯露儀和智能流量積算儀傳遞的信號，經(jīng)過組態(tài)成功實現(xiàn)嘗試監(jiān)控，并判斷最后結果，形成嘗試參變量曲線及報告陳述。

  5 結束語

  深冷處置和低溫嘗試是低溫閥門出產(chǎn)過程中的關緊環(huán)節(jié)，而符合標準的低溫嘗試裝置是這項辦公正常施行所務必的設施保障。

  低溫嘗試裝置的建設要思索問題：嘗試標準規(guī)范的適合，操作流程的合理，勘測參變量的正確，辦公場所的安全，以及冷媒、嘗試媒介的耗費和綜合利用等。