Криогенные испытания клапанов

Криогенные испытания клапанов являются важным средством проверки характеристик низкотемпературных клапанов. Метод испытаний низкотемпературных клапанов, указанный в действующем стандарте, отличается от фактических рабочих условий. Неправильная эксплуатация может легко привести к искажению результатов испытаний и даже к повреждению испытуемого клапана. Производимые нами клапаны проходят профессиональные низкотемпературные испытания.

Почему стоит выбрать клапаны Newinteg!

Наше желание – чтобы вы нашли всё необходимое у нас, не обращаясь к другим!

Что нужно знать о криогенных испытаниях клапанов!

Криогенные испытания клапанов

Низкотемпературные испытания являются важным средством проверки характеристик низкотемпературных клапанов и, как указано в действующем стандарте, должны проводиться по-разному в зависимости от рабочих условий. Неправильное проведение испытаний может привести к искажению результатов испытаний или даже к повреждению испытуемой трубы.

В данной статье мы в основном рассмотрим особую конструкцию низкотемпературного шаровой кран, анализируя проблемы, которые могут легко возникнуть при испытании этого клапана, и предлагая некоторые контрмеры, основанные на фактическом опыте эксплуатации.

Введение

Шаровые краны широко используются в низкотемпературных трубопроводных системах благодаря своим характеристикам быстрого открытия и закрытия, надежному уплотнению, простой конструкции, малому весу и низкому гидравлическому сопротивлению. За исключением небольшого числа специальных и нетипичных конструкций, большинство шаровых кранов, используемых в промышленных низкотемпературных трубопроводах, имеют неметаллические седла с мягким уплотнением. Из-за суровых условий эксплуатации и критических функций они предъявляют высокие требования к герметичности и строгую оценку характеристик. Испытания характеристик являются ключевым процессом в производстве и использовании. Низкотемпературные испытания шаровых кранов имеют некоторые особенности, и считается, что понимание и освоение принципов, методов и характеристик может улучшить качество продукции и обеспечить безопасные и эффективные конструкции.

Низкотемпературные испытания клапана

1) Область применения

Низкотемпературные испытания клапанов предназначены для проверки характеристик клапана при низких температурах в смоделированной низкотемпературной рабочей среде и позволяют оценить его работоспособность. В настоящее время основные стандарты, применяемые при низкотемпературных испытаниях клапанов: GB/T24925-2010, BS 6364:1984 и др.

Основные этапы испытаний при низких температурах включают:

 проверка состояния уплотнений прокладок

 сальниковых уплотнений, верхних уплотнений

 рабочие характеристики всей машины в условиях давления. Параметры испытаний включают:

 корпус клапана

 бункер

 шток клапана

 диск клапана

 сальниковая камера

 хладагент

 температура окружающей среды

 мгновенные потери

 суммарные и средние потери на выходе из клапана

 предельные отклонения среднего испытательного давления

 Испытательная среда обычно — гелий.

2) Испытательное устройство

Испытательное устройство состоит в основном из трех частей: низкотемпературной системы, системы давления и системы измерения и управления.

Низкотемпературная система использует жидкий азот в качестве хладагента для создания подходящей низкой температуры. Она должна иметь два режима охлаждения: погружение и распыление. Среди них метод распылительного охлаждения должен обеспечивать регулируемую температуру от 0 до -196 °C. Источник давления, необходимый для ценной испытательной среды, должен быть максимально рециркулируемым и повторно используемым; система измерения и управления отвечает за сбор, индукцию и оценку различных физических величин в процессе испытаний, за управление вспомогательными параметрами

и тестовыми параметрами, а также за управление всем испытательным устройством. Предоставить полный человеко-машинный интерфейс.

3) Процесс испытаний

Перед низкотемпературным испытанием клапан, подвергаемый испытанию, должен быть полностью высушен для удаления смазки и грязи из клапана. Установите низкотемпературный клапан в низкотемпературную испытательную ванну, подсоедините все соединения, убедитесь, что уплотнительная часть клапана находится над изоляционным кожухом и что температура поддерживается выше 0 °C. Погрузите клапан в низкотемпературную жидкость, накройте верхнюю часть соединения между корпусом клапана и крышкой или используйте сопло для равномерного распыления низкотемпературной жидкости под шейку крышки клапана для охлаждения клапана до температуры, соответствующей испытанию. Выдержите в течение некоторого времени, пока температура везде не стабилизируется, и изменение температуры не превысит ± 5 ℃. Несколько раз откройте и закройте клапан, чтобы проверить его рабочие характеристики при низкой температуре; закройте клапан, создайте давление в нормальном направлении потока и проведите испытание на герметичность. Затем переведите клапан в полуоткрытое состояние, закройте игольчатый клапан на выходном конце и проверьте герметичность уплотнения клапана, соединения между корпусом клапана и крышкой. Сравните результаты испытаний с соответствующими стандартами, оцените результаты и сделайте вывод.

Проблемы, на которые следует обратить внимание при низкотемпературном испытании шарового крана

1) Отличия от фактических условий эксплуатации

Методы низкотемпературных испытаний, рекомендованные текущими стандартами и данными, почти все используют метод внешнего охлаждения, то есть использование хладагента для отвода тепла извне испытываемого клапана для снижения температуры клапана. Фактические условия эксплуатации низкотемпературного клапана заключаются в следующем: низкотемпературная жидкость протекает изнутри клапана, а снаружи он контактирует с окружающей средой нормальной или относительно высокой температуры.

Проблема, связанная с методом внешнего охлаждения, заключается в том, что низкотемпературный клапан создает температурный градиент, противоположный реальным условиям эксплуатации на начальном этапе испытаний. Для низкотемпературного шарового крана корпус и крышка клапана быстро охлаждаются, что приводит к сжатию объема.

В это время шар и седло клапана еще не полностью охладились, в основном из-за изоляционного эффекта неметаллического седла клапана, что еще больше замедляет процесс теплопередачи. В этот момент исходная связь изменяется, и неметаллическое седло клапана или неметаллическое уплотнительное кольцо составного седла клапана может быть чрезмерно выдавлено, что затрудняет движение каждого компонента.

Мы называем это явление:

Блокировка при низких температурах.

Низкотемпературная блокировка может привести к необратимой деформации неметаллического седла клапана, что является так называемым явлением “холодной текучести”. Коэффициент теплового расширения неметаллических материалов, таких как ПТФЭ, больше, чем у металлических материалов. Внутренние детали сжимаются, удельное давление прокладки уменьшается или исчезает, и пара прокладок выходит из строя. Даже если продукт соответствует требованиям испытаний при низких температурах, градиент температуры фактических рабочих условий низкотемпературного трубопровода всегда может существовать, а температурный уровень корпуса клапана выше, чем у внутренних частей. Предварительно добавленное удельное уплотнительное давление при сборке уменьшится, и это все равно может привести к нарушению герметичности.

2) Низкотемпературная блокировка

Ущерб, причиненный низкотемпературной блокировкой, иногда бывает серьезным. Помимо выдавливания седла клапана, крепежные элементы и уплотнительные элементы, соединяющие корпус, также будут повреждены аномально возросшими напряжениями, а корпус и внутренние части будут плотно прилегать друг к другу. После затяжки напряженное состояние становится сложным, а в тяжелых случаях может вызвать необратимые структурные изменения. Когда шаровой кран при низких температурах блокируется при низких температурах, лучше не выполнять операции открытия и закрытия немедленно. Операции открытия и закрытия в это время легко вызовут ряд вмятин на уплотнительная поверхность клапана седле под действием большого напряжения и даже приведут к порту шара. Явление “грызения и резки” на седле клапана делает седло клапана полностью неработоспособным.

Эффективным средством предотвращения повреждений от низкотемпературной блокировки является контроль скорости охлаждения, поддержание клапана в полностью открытом или полностью закрытом положении в процессе охлаждения, попытка измерить температуру внутри клапана, поддержание определенного времени стабилизации температуры и попытка сделать как можно больше перед операциями открытия и закрытия.

3) Влияние низкотемпературных свойств материалов

В настоящее время металлические материалы криогенных клапанов, особенно клапанов для сверхнизких температур для СПГ и других жидкостей, в основном представляют собой аустенитные нержавеющие стали Ni-Cr, такие как 304, 304L, 316, 316L, которые могут сохранять хорошую прочность и ударную вязкость при низких температурах. Но эти материалы также имеют некоторые недостатки: они являются метастабильными нержавеющими сталями, которые при низких температурах подвергаются металлографическому превращению в мартенсит. Плотность мартенсита кубической решетки, центрированной на теле, ниже, чем у поверхностного аустенита с кубической решеткой, центрированной на поверхности, что влечет за собой, после превращения при низких температурах, расширение объема и деформацию деталей.

Кроме того, снижение температуры также вызовет усадку металлической структуры, что, в свою очередь, создаст термическое напряжение, которое, в свою очередь, когда оно превысит предел текучести материала, вызовет необратимую остаточную деформацию. Поэтому процесс криогенной обработки низкотемпературного части клапана клапана имеет решающее значение. Цель криогенной обработки — обеспечить, чтобы эти фазовые переходы и деформации полностью произошли до финишной обработки, чтобы обеспечить структурную стабильность готовых деталей и компонентов.

Низкотемпературный клапан, детали которого не подвергались криогенной обработке, может привести к ухудшению общих характеристик всей машины после попадания в низкотемпературную среду. Неметаллический клапан низкотемпературного шарового крана обычно изготавливается из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или полихлортрифторэтилена (ПХТФЭ). Теоретическая температура охрупчивания ПТФЭ и ПХТФЭ составляет -180 ~ -195 ℃, но на практике закупаемые химические продукты не могут достичь этой температуры, а повреждения, вызванные низкотемпературным охрупчиванием седла клапана, иногда бывают серьезными. Охрупченное седло клапана потеряло свою эластичную компенсирующую способность. Если точность шара недостаточно высока, герметичность трудно достичь, особенно из-за требований нулевой утечки седел клапанов с мягким уплотнением, указанных в китайских стандартах. Кроме того, твердость охрупченного седла клапана значительно увеличивается, что может привести к повреждению поверхности шара или охрупчиванию седла клапана.

4) Влияние скорости охлаждения

Скорость охлаждения методом погружения на самом деле очень трудно контролировать, она зависит от состояния поверхности клапана и теплопроводности материала. Однако метод распыления позволяет регулировать скорость охлаждения, контролируя количество распыляемого жидкого азота. Теоретически, более низкая скорость охлаждения может уменьшить разницу температур между внутренней и внешней стороной клапана и снизить температурный градиент, что полезно для процесса испытаний, но увеличит расход жидкого азота.

Скорость охлаждения должна определяться в соответствии с конкретными параметрами испытываемого клапана, такими как диаметр, толщину стенки, конструктивные особенности, внутренние компоненты и так далее. Чрезмерно высокая скорость охлаждения усугубит явление низкотемпературной блокировки, а чрезмерно большой температурный градиент вызовет высокое внутреннее напряжение, приводящее к повреждению компонентов.

Контроль расхода испытательного хладагента и среды

1) Расход хладагента и его контроль

Идеальный расход хладагента при испытании при низких температурах должен составлять:

Тепло, необходимое для снижения температуры испытательного клапана
+
Вспомогательные устройства в испытательном баке от комнатной температуры до
заданной температуры
=
Общее количество скрытой теплоты парообразования израсходованного хладагента

Снижение расхода хладагента является важной мерой по сокращению стоимости испытаний. Для снижения расхода хладагента мы можем начать со следующих аспектов:

Выбрать испытательный бак для низких температур соответствующего объема
Максимально минимизируйте избыточное пространство в испытательном резервуаре и используйте теплоемкость (используйте меньшие материалы для заполнения избыточного пространства)
Для испытаний, требующих регулировки температуры, старайтесь регулировать температуру путем распыления, чтобы избежать погружения после разбавления хладагента спиртом
Централизуйте испытания, и продукты одинаковой спецификации могут испытываться непрерывно, чтобы рационально использовать остаточную жидкость
Усильте меры теплоизоляции для снижения дополнительных потерь охлаждающей способности

2) Расход испытательной среды и его контроль

Средой для низкотемпературных испытаний обычно является гелий, инертный газ, температура сжижения которого при стандартном атмосферном давлении составляет -269 ℃. Это подходящая среда для низкотемпературных испытаний клапанов. Однако рыночная цена гелия высока, а расход гелия при низкотемпературных испытаниях крупногабаритных и высо NPT клапанов огромен. Поэтому контроль расхода, рекуперация и повторное использование гелия имеют большое значение. В принципе, технология рекуперации гелия не сложна, главное – работоспособность

его технологический процесс и конструкцию безопасности эксплуатации. Некоторые опасались чистоты гелия после его рекуперации. На самом деле, испытания клапана при низких температурах не требуют высокой чистоты гелия. Более того, при испытаниях клапана при низких температурах полость клапана сначала продувается гелием для удаления воздуха из внутренней полости.

Криогенная среда высокого давления во время испытаний клапана при низких температурах превышает точку сжижения и конденсации большинства веществ, и чистота рекуперированного гелия мало изменяется и мало влияет на повторное использование испытаний при низких температурах.

Меры предосторожности

Испытания клапана при низких температурах являются опасной работой, и меры предосторожности очень важны. Его опасности имеют очень важные последствия, особенно в следующих случаях:

локальная гипоксия, вызванная большим испарением жидкого азота (что приведет к удушью персонала)
возможное “обморожение” персонала при низких температурах
разбрызгивание хладагента из-за большого количества утечки испытательной среды
низкая температура приборов и измерительных устройств. Повреждение.

Поэтому рабочее место для испытаний при низких температурах должно обеспечивать хорошую вентиляцию, а при необходимости следует проводить принудительную искусственную вентиляцию. Необходимо научно и разумно разработать рабочие процедуры для испытаний низкотемпературных клапанов предприятия на основе соответствующих стандартов. Операторы должны иметь сертификаты и быть оснащены необходимым защитным оборудованием. Особое внимание следует уделить защите открытых частей тела, таких как лицо и руки. Во время работы при низких температурах строго запрещается одному человеку работать на месте.

На испытательном оборудовании должна быть предусмотрена функция аварийной остановки, а ее рабочие части должны располагаться в наиболее заметном и легкодоступном месте. Для испытаний при высоком давлении, большом диаметре и других высоких параметрах, по возможности, следует проводить дистанционные операции. Испытываемый клапан должен иметь меры фиксации и зажима в резервуаре для испытаний при низких температурах. При выборе приборов и измерительных устройств следует обращать внимание на их характеристики сопротивления низким температурам и стабильность работы при низких температурах, чтобы предотвратить контакт их частей, не устойчивых к низким температурам, с низкотемпературной средой. Для открытого низкотемпературного оборудования или низкотемпературных частей оборудования должны быть установлены предупреждающие знаки и ограждения, чтобы избежать случайного травмирования посторонних лиц.

Заключение

Существует разница между методом испытаний низкотемпературных клапанов, требуемым действующим стандартом, и фактическими условиями эксплуатации низкотемпературных клапанов. Скорость охлаждения, метод охлаждения и время выдержки должны быть разумно контролируемы, чтобы условия испытаний были максимально приближены к фактическим рабочим условиям. При испытаниях шаровых кранов при низких температурах следует обращать внимание на низкотемпературные характеристики материалов, из которых они состоят, чтобы избежать повреждения испытываемого клапана, такого как низкотемпературное блокирование и холодное течение. Хладагент и испытательная среда при испытаниях низкотемпературных клапанов дороги и потребляются в больших количествах, поэтому следует уделять внимание контролю потребления или их регенерации и повторному использованию. Кроме того, необходимо усилить меры безопасности и постоянно внимательно следить за ними, чтобы предотвратить повреждение персонала и оборудования.

Другие статьи по клапанам

Мы уверены, вы не пожалеете о своем выборе

Почему выбирают клапаны XinHui?

Индивидуальные решения по запросу

Мы будем рады принять ваши требования в отрасли, наши промышленные клапанные решения включают индивидуальные решения по запросу! Мы используем лучшие материалы для производства клапанов, соответствующих стандартам. Если вам требуются услуги по индивидуальному изготовлению клапанов, свяжитесь с нами немедленно

Качество клапанов

Клапаны XinHui строго контролируют качество продукции на каждом этапе; с другой стороны, это повышает качество работы сотрудников; и постоянно стремится к высокой производительности и высокому качеству продукции, а также стремится стать предпочтительным брендом клапанной продукции для большинства пользователей.

Профессиональные услуги

Наши менеджеры ответят на ваши профессиональные отраслевые вопросы, вопросы по продукции, вопросы транспортировки и т. д. Наши сотрудники службы поддержки онлайн 7 дней в неделю, 12 часов в сутки. Если у вас возникнут проблемы с разницей во времени, пожалуйста, терпеливо дождитесь нашего ответа, и мы ответим вам как можно скорее.

Высокие и новые технологии

Как высокотехнологичное предприятие в Китае, мы можем предоставить полные чертежи образцов клапанов, техническую поддержку процесса производства клапанов, техническую поддержку, такую как руководства по техническому обслуживанию, и расчетные книги. Часто задаваемые вопросы по эксплуатации клапанов.

Инновации в НИОКР

Xinhui Valve вложила значительные средства и человеческие ресурсы в инновационные исследования и разработки клапанов, открыла лаборатории, инспекционные комнаты и комнаты для исследований и разработок. Ежегодно разрабатывается 20 видов новой продукции. Разрабатываются клапаны для конкретных отраслей промышленности по индивидуальному заказу клиентов, десятки продуктов для работы в тяжелых условиях.

Международные стандарты

Производимые нами клапаны соответствуют различным международным показателям испытаний, а все виды клапанов производятся и принимаются в соответствии с соответствующими отечественными стандартами, такими как GB и JB, а также международными стандартами, такими как ANSI, API, JIS и BS. DIN. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения информации о специальных производственных стандартах.

Мы не только производитель клапанов, но и распространитель отраслевых знаний

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ