- มาตรฐานและคำจำกัดความของวาล์วไครโอเจนิก
มาตรฐานที่แตกต่างกันมีคำจำกัดความที่แตกต่างกันสำหรับวาล์วไครโอเจนิก
(1) มาตรฐานวาล์วอังกฤษ BS6364 "วาล์วสำหรับอุณหภูมิต่ำ" ใช้ได้กับช่วงอุณหภูมิปานกลางที่ -50 องศา ~-196 องศา
(2) MSSSP มาตรฐานอเมริกัน -134 "ข้อกำหนดสำหรับวาล์วอุณหภูมิต่ำและตัววาล์ว/ส่วนต่อขยายฝากระโปรง" อธิบายอุณหภูมิต่ำว่า "สำหรับการปฏิบัติมาตรฐาน ช่วงอุณหภูมิต่ำอยู่ระหว่าง -100 องศา ~ { {4}} องศา ";
(3) มาตรฐานแห่งชาติจีน GB/T 24925 "เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับวาล์วไครโอเจนิก" ใช้ได้กับช่วงอุณหภูมิปานกลางที่ -29 องศา ~-196 องศา
(4) มาตรฐานวาล์วเชลล์ SHELL MESC SPE 77/200 "วาล์วสำหรับอุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิต่ำพิเศษ" ใช้ได้กับช่วงอุณหภูมิกลางที่ -30 องศา ~-196 องศา
(5) ตามอุณหภูมิการทำให้เป็นของเหลวของก๊าซต่างๆ ภายใต้ความดันปกติ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นหกระดับอุณหภูมิ
ระดับที่หนึ่งคือ 0~ -46 องศา
ระดับที่สองคือ -47~-60 องศา
ระดับ 3 คือ -61~-70 องศา
ระดับ 4 คือ -71~-101 องศา
ระดับ 5 คือ -102~-196 องศา
ระดับ 6 ต่ำกว่า -253 องศา
โดยทั่วไปแล้ว -46~-150 องศาเรียกว่าอุณหภูมิต่ำ และต่ำกว่า -150 องศาเรียกว่าอุณหภูมิต่ำมาก
คำจำกัดความของวาล์วไครโอเจนิกในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการออกแบบของตัวกลางในการลำเลียง โดยทั่วไป วาล์วที่ใช้ในอุณหภูมิปานกลางต่ำกว่า -40 องศาเรียกว่าวาล์วไครโอเจนิก และวาล์วที่ใช้ในอุณหภูมิกลางต่ำกว่า -101 องศาเรียกว่าวาล์วอุณหภูมิต่ำพิเศษ
- คุณสมบัติการออกแบบของวาล์วไครโอเจนิก
1. การเลือกวัสดุสำหรับวาล์วไครโอเจนิก
สื่อการทำงานของวาล์วไครโอเจนิกไม่เพียงแต่มีอุณหภูมิต่ำเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนใหญ่หรือและมีความสามารถในการซึมผ่านสูง ซึ่งเป็นตัวกำหนดข้อกำหนดพิเศษมากมายสำหรับวัสดุวาล์ว สมบัติทางกลของเหล็กที่อุณหภูมิต่ำจะแตกต่างจากคุณสมบัติที่อุณหภูมิปกติ นอกจากความแข็งแกร่งแล้ว ตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับเหล็กอุณหภูมิต่ำก็คือความเหนียวในการกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ ความทนทานต่อการกระแทกที่อุณหภูมิต่ำของวัสดุมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงที่เปราะของวัสดุ ยิ่งอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านที่เปราะของวัสดุต่ำลง ความเหนียวที่ส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิต่ำของวัสดุก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น วัสดุโลหะที่มีลูกบาศก์ขัดแตะตรงกลางตัวเครื่อง เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน จะมีความเปราะเย็นที่อุณหภูมิต่ำ ในขณะที่วัสดุโลหะที่มีลูกบาศก์ขัดแตะอยู่ตรงกลางหน้า เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก มีความทนทานต่อแรงกระแทกซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิต่ำ
วัสดุสำหรับชิ้นส่วนที่ทนต่อแรงดัน เช่น ตัววาล์วไครโอเจนิกส์และฝาครอบวาล์ว มักทำจากวัสดุแข็งซึ่งมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิต่ำดี ต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความสามารถในการเชื่อม ประสิทธิภาพการตัดเฉือน ความเสถียร และความประหยัดด้วย ในระหว่างการออกแบบ โดยทั่วไปจะใช้ระดับอุณหภูมิต่ำสามระดับ: -46 องศา , -101 องศา และ -196 องศา โดยทั่วไปจะใช้เหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำสำหรับเกรดอุณหภูมิต่ำ -46 องศา และสเตนเลสออสเทนนิติกซีรีส์ 300 โดยทั่วไปใช้สำหรับเกรดอุณหภูมิต่ำ -101 องศา เหล็กกล้าไร้สนิมนี้มีความแข็งแรงปานกลาง มีความเหนียวดี และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี
2. การออกแบบโครงสร้างของวาล์วไครโอเจนิกปิโตรเคมี
(1) การออกแบบโครงสร้างฝาครอบวาล์ว
คุณลักษณะที่ชัดเจนของวาล์วไครโอเจนิกคือ โดยทั่วไปแล้วฝาครอบวาล์วจะมีโครงสร้างคอยาว ใน GB/T24925 "เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับวาล์วไครโอเจนิก" ระบุไว้อย่างชัดเจนด้วยว่า "ควรใช้ฝาครอบวาล์วของวาล์วประตูไครโอเจนิก โกลบวาล์ว บอลวาล์ว และวาล์วผีเสื้อตามการใช้งานที่แตกต่างกัน ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิคือการออกแบบ โครงสร้างฝาครอบวาล์วคอยาวที่ช่วยให้เก็บรักษาความเย็นได้สะดวกเพื่อให้มั่นใจว่าอุณหภูมิที่ด้านล่างของกล่องบรรจุคงอยู่เหนือ 0 องศา " การออกแบบโครงสร้างฝาครอบวาล์วแบบขยายส่วนใหญ่เพื่อให้ด้ามจับการทำงานของวาล์วและโครงสร้างกล่องบรรจุอยู่ห่างจากพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถหลีกเลี่ยงอาการบวมเป็นน้ำเหลืองสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่เกิดจากอุณหภูมิต่ำเกินไป แต่ยังให้แน่ใจว่ากล่องบรรจุและความดัน มีการใช้ปลอกหุ้มที่อุณหภูมิปกติเพื่อป้องกันความเสียหายจากการบรรจุ ประสิทธิภาพการซีลลดลงและยืดอายุการใช้งานของบรรจุภัณฑ์ เนื่องจากที่อุณหภูมิต่ำ เมื่ออุณหภูมิลดลง ความยืดหยุ่นของบรรจุภัณฑ์จะค่อยๆ หายไป และประสิทธิภาพการป้องกันการรั่วไหลจะลดลง เนื่องจากการรั่วไหลปานกลาง การบรรจุและก้านวาล์วจึงแข็งตัว ซึ่งส่งผลต่อการทำงานปกติของก้านวาล์ว ในเวลาเดียวกัน ก้านวาล์วจะเลื่อนขึ้นและลง และขีดข่วนบรรจุภัณฑ์ทำให้เกิดการรั่วไหลอย่างรุนแรง ดังนั้นวาล์วไครโอเจนิกจึงต้องมีโครงสร้างฝาครอบวาล์วคอยาว นอกจากนี้โครงสร้างคอยาวยังอำนวยความสะดวกในการพันวัสดุฉนวนความเย็นเพื่อป้องกันการสูญเสียพลังงานความเย็น เนื่องจากโดยทั่วไปท่อส่งอุณหภูมิต่ำจะมีชั้นฉนวนความเย็นที่หนากว่า ฝาครอบวาล์วคอยาวจึงอำนวยความสะดวกในการสร้างฉนวนความเย็น และช่วยให้ต่อมบรรจุอยู่นอกชั้นฉนวนความเย็น ซึ่งอำนวยความสะดวกในการขันน็อตต่อมให้แน่นหรือเพิ่มฟิลเลอร์ได้ตลอดเวลาเมื่อจำเป็นโดยไม่สร้างความเสียหาย ชั้นฉนวนความเย็น
ส่วนต่อขยายของฝากระโปรงระบุไว้ในมาตรฐาน BS6364, MSS SP-134 และ SHELL MESC SPE77/200 ในหมู่พวกเขา BS6364 กำหนดขนาดขยาย 15 ถึง 500 เมตรสำหรับกล่องเย็น และกำหนดว่าความยาวขั้นต่ำสุดของกล่องไม่เย็นควรเป็น 250 มม. MSS SP-134 มีข้อกำหนดสำหรับขนาดขยายตั้งแต่ 15 ถึง 300 เมตร มีทั้งกล่องเย็นและกล่องไม่เย็น ในการเปรียบเทียบ ขนาดขยายของกล่องเย็นจะยาวกว่าที่ระบุไว้ใน BS6364 และขนาดขยายของกล่องเย็นจะสั้นกว่าขนาดที่ระบุใน BS6364 SHELL MESC SPE 77/200 ไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างกล่องเก็บความเย็นและกล่องไม่เก็บความเย็น และกำหนดความยาวไว้ที่ 15 ถึง 1200 ในช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน
เมื่อพิจารณาอย่างครอบคลุม SHELL MESC SPE 77/200 มีความยาวที่ขยายได้หลากหลาย ทำให้สะดวกและเชื่อถือได้ในการใช้งาน หากใช้ในสถานการณ์อุณหภูมิต่ำที่สำคัญ คุณสามารถอ้างอิงมาตรฐาน SHELL MESC SPE 77/200 สำหรับการออกแบบหรือการออกแบบตามข้อกำหนดด้านความยาวพิเศษของหน่วยการออกแบบ นอกจากนี้เมื่อเลือกความยาวจำเป็นต้องพิจารณาว่าความหนาที่ออกแบบของชั้นฉนวนความเย็นนั้นมากกว่าความยาวนี้หรือไม่ หากเป็นเช่นนั้นควรเพิ่มความยาวให้ตรงกับความหนาของชั้นฉนวนความเย็น
(2) การออกแบบโครงสร้างของกระดานหยด
เนื่องจากตัวกลางอุณหภูมิต่ำถูกส่งผ่านวาล์ว เพื่อหลีกเลี่ยงหรือลดการถ่ายเทอุณหภูมิตัวกลางไปยังก้านวาล์วและวัสดุอุดที่ปลายด้านบน และป้องกันไม่ให้วัสดุเหล่านี้ล้มเหลวเนื่องจากการแช่แข็ง แผ่นหยด สามารถเพิ่มโครงสร้างให้กับวาล์วได้ สถาบันวิจัยบางแห่งได้ทำการทดลองยืนยันวาล์วประเภทนี้ด้วยโครงสร้างแผ่นหยด และพิสูจน์ว่าอุณหภูมิปลายด้านบนของฝาครอบวาล์วที่มีแผ่นหยดนั้นสูงกว่า เนื่องจากส่วนบนของฝาครอบวาล์วแบบขยายมีอุณหภูมิต่ำกว่า วาล์วจึงมักสัมผัสกับอากาศ ไอน้ำในอากาศจะเหลวเป็นหยดน้ำเมื่อเจอกับฝาครอบวาล์วอุณหภูมิต่ำ เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นหยดเกินเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าแปลนกลาง ซึ่งสามารถป้องกันการทำให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำได้ ไอน้ำหยดลงบนโบลต์หน้าแปลนกลางเพื่อป้องกันสนิมโบลต์ไม่ให้ส่งผลต่อการบำรุงรักษาแบบออนไลน์ นอกจากนี้ จำเป็นต้องวางแผ่นหยดไว้ด้านนอกชั้นฉนวนความเย็นเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำควบแน่นหยดลงบนชั้นฉนวนความเย็นและส่วนบนของตัววาล์ว ปกป้องชั้นฉนวนความเย็นและป้องกันการสูญเสียความสามารถในการทำความเย็น
(3) การออกแบบโครงสร้างของส่วนประกอบลดแรงกดทับ
สำหรับวาล์วไครโอเจนิกที่มีโครงสร้างช่องปิด เมื่อใช้ในตัวกลางที่ติดไฟ ระเบิดได้ และระเหยง่าย จะมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับโครงสร้างการซีลวาล์ว ปริมาตรของตัวกลางอุณหภูมิต่ำบางชนิดจะเพิ่มขึ้นหลังจากการกลายเป็นไอ ตัวอย่างเช่น ปริมาตรของก๊าซธรรมชาติเหลวหลังจากการกลายเป็นไอมากกว่า 600 เท่าของสถานะของเหลว เมื่อปิดวาล์วและอุณหภูมิแวดล้อมค่อนข้างสูง ตัวกลางอุณหภูมิต่ำในตัววาล์วจะดูดซับสภาพแวดล้อม มันค่อยๆ กลายเป็นไอเนื่องจากความร้อนปานกลาง และปริมาตรของมันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงดันเกินภายในวาล์ว และถึงขั้นคุกคามความปลอดภัยของวาล์ว ทำให้เกิดการรั่วไหลปานกลางและแม้กระทั่งเกิดอุบัติเหตุไฟไหม้ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของวาล์วและโรงงาน วาล์วดังกล่าวจำเป็นต้องมีช่องตรงกลางเพื่อระบายออกเอง โครงสร้างแรงดันช่วยให้สามารถบรรเทาอัตโนมัติเมื่อแรงดันในช่องวาล์วมีแรงดันเกินอย่างผิดปกติ ตัวอย่างเช่น วาล์วประตูอุณหภูมิต่ำและบอลวาล์วมีหลักการปิดผนึกที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจะมีความแตกต่างที่ชัดเจนในการออกแบบการลดแรงดัน อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตแต่ละรายมีลักษณะที่แตกต่างกันในการออกแบบโครงสร้างลดแรงกดทับ
(4) การออกแบบโครงสร้างป้องกันไฟฟ้าสถิตและกันไฟ
เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ววาล์วไครโอเจนิกจะใช้ในสื่อที่ติดไฟและระเบิดได้ การออกแบบป้องกันไฟฟ้าสถิตและการออกแบบป้องกันไฟจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง การออกแบบป้องกันไฟฟ้าสถิตส่วนใหญ่จะนำกระแสระหว่างก้านวาล์วและตัววาล์วในลักษณะคล้ายกับสายล่อฟ้า ดังนั้นจึงปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตเพื่อขจัดอันตรายด้านความปลอดภัย และรับประกันความปลอดภัยของการจ่ายไฟของทั้งระบบ ตัวอย่างเช่น GB/T24925 กำหนดไว้อย่างชัดเจนว่า "สำหรับวาล์วที่มีบ่าแบบนิ่มหรือส่วนแทรกแบบปิดแบบนุ่มนวลที่ใช้สำหรับไอระเหยหรือของเหลวที่ติดไฟได้ การออกแบบควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัววาล์วและก้านวาล์วมีความต่อเนื่องที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และความต้านทานสูงสุดของเส้นทางระบายควร ไม่เกิน 10Ω" การออกแบบโครงสร้างกันไฟมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อปัญหาการรั่วไหลของตัวกลางที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรุนแรง การออกแบบโครงสร้างกันไฟนั้นคล้ายคลึงกับข้อกำหนดการออกแบบของวาล์วธรรมดา
(5) ตัววาล์ว
ตัววาล์วควรจะสามารถทนต่อการขยายตัวและการหดตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างเต็มที่ นอกจากนี้โครงสร้างของบ่าวาล์วจะไม่เสียรูปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
(6) จานวาล์ว
วาล์วประตูใช้ประตูที่ยืดหยุ่นหรือประตูเปิด วาล์วหยุดใช้แผ่นวาล์วรูปปลั๊กสำหรับที่นั่งแบบเรียบและวาล์วเข็ม รูปแบบโครงสร้างเหล่านี้สามารถรักษาการปิดผนึกที่เชื่อถือได้โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
(7) ก้านวาล์ว
ก้านวาล์วจะต้องชุบโครเมียม ชุบนิกเกิลฟอสฟอรัส หรือไนไตรด์เพื่อปรับปรุงความแข็งผิวของก้านวาล์ว และป้องกันไม่ให้ก้านวาล์ว ต่อมบรรจุและต่อมบรรจุ (ต่อม) ยึดซึ่งกันและกัน ทำให้บรรจุภัณฑ์ซีลเสียหายและทำให้ การรั่วไหลของกล่องบรรจุ
(8) ปะเก็น
เมื่อเลือกปะเก็น ควรพิจารณาคุณสมบัติอุณหภูมิต่ำของวัสดุปะเก็น เช่น ความยืดหยุ่นในการรับแรงอัด แรงขันล่วงหน้า การกระจายแรงกดยึด และลักษณะการคลายความเครียด
(9) กล่องบรรจุและบรรจุภัณฑ์
กล่องบรรจุไม่สามารถสัมผัสโดยตรงกับส่วนอุณหภูมิต่ำ แต่ตั้งอยู่ที่ด้านบนของฝาครอบวาล์วคอยาว เพื่อให้กล่องบรรจุอยู่ห่างจากอุณหภูมิต่ำและทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า {{1} } ระดับ . ด้วยวิธีนี้ ผลการปิดผนึกของกล่องบรรจุจึงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น ในกรณีที่มีการรั่วไหลหรือเมื่อของเหลวอุณหภูมิต่ำสัมผัสกับบรรจุภัณฑ์โดยตรงและผลการปิดผนึกลดลง สามารถเติมจาระบีจากตรงกลางของกล่องบรรจุเพื่อสร้างชั้นซีลน้ำมันเพื่อลดความแตกต่างของแรงดันในกล่องบรรจุตาม มาตรการปิดผนึกเสริม กล่องบรรจุส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างการบรรจุแบบสองขั้นตอนพร้อมวงแหวนแยกโลหะตรงกลาง แต่บางชนิดก็ใช้แบบอื่น เช่น โครงสร้างกล่องบรรจุวาล์วทั่วไป และโครงสร้างกล่องบรรจุคู่พร้อมก้านวาล์วแบบขันแน่นเอง
(10) ซีลด้านบน
วาล์วไครโอเจนิกทั้งหมดมีโครงสร้างที่นั่งปิดผนึกด้านบน พื้นผิวการปิดผนึกด้านบนจะต้องซ้อนทับด้วยโคบอลต์โครเมียม-ทังสเตนคาร์ไบด์ จากนั้นจึงขัดเงาหลังจากเสร็จสิ้น
(11) บ่าวาล์ว พื้นผิวซีลแผ่นวาล์ว (ประตู)
ส่วนปิดของวาล์วไครโอเจนิกใช้โครงสร้างพื้นผิวโคบอลต์โครเมียม-ทังสเตนคาร์ไบด์ โครงสร้างซีลแบบอ่อนเหมาะสำหรับวาล์วไครโอเจนิกที่มีอุณหภูมิสูงกว่า -70 องศาเท่านั้น เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่สูงของโพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน และจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำ แต่โพลีไตรฟลูออโรเอทิลีนสามารถใช้กับวาล์วไครโอเจนิกที่มีอุณหภูมิสูงถึง {{3 }} ระดับ .
(12) โบลท์หน้าแปลนกลาง
สลักเกลียวควรมีความแข็งแรงเพียงพอ เนื่องจากสลักเกลียวมักจะแตกหักเนื่องจากความล้าเมื่อทำงานภายใต้แรงกระทำซ้ำๆ เนื่องจากโบลท์สามารถทำให้เกิดความเครียดที่โคนเกลียวได้ง่าย จึงใช้โบลท์ที่มีโครงสร้างเกลียวเต็ม