超低溫深冷球閥結構改進方案

從實際分析，超低溫球閥展現出了優異的性能，具有應用前景。本文深入工作實踐，結合工作經驗，闡述了相關設計思路與對策。希望有效的設計分析能夠優化超低溫球閥的性能，從而促使其提高應用質量。本實用新型公開了一種超低溫球閥,包括閥體,球體,中間閥體,閥桿及執行機構.所述閥體具有進口和出口,所述中間閥體內部設有空腔,所述球體設置于中間閥體的空腔內,所述球體與球體固定座相互接觸.所述閥桿的一端與球體連接,閥桿的另一端與執行機構連接,所述執行機構通過閥桿帶動球體旋轉.所述閥體的進口與球體之間設有進口閥座,在進口閥座的左側設置有閥座密封圈;所述閥體的出口與球體之間設有出口閥座,在出口閥座的右側設置有第二閥座密封圈.本實用新型公開的超低溫球閥,具有強度高,閥桿密封可靠,結構緊湊,使用壽命長并且具有防火功能等特點.

關鍵詞：超低溫球閥；結構；優化設計；球桿一體化

1超低溫深冷球閥結構改進方案引言
新時期，隨著技術發展，為了有效的研究超低溫球閥的優化設計，需要結合工作實際，有效的總結其設計方案，從而才能提高設計水平，進一步保證超低溫球閥的應用價值。通過本文的進一步分析，旨在提高認識，從而為相關工作人員提供有效技術參考。
2超低溫深冷球閥結構改進方案超低溫球閥結構設計目的
對于球閥的開關閥門來說，是一個帶有圓形通道的球體，該球體與通道中軸線環繞垂直，對通道的開關和介質的流量進行控制。球閥的開關閥門屬于固定的狀態，即使產生外界壓力，也不會發生位移的移動。球閥整體是由閥體、閥蓋、滴水板、支架、閥桿以及驅動裝置等組成。對超低溫球閥進行優化設計中，主要是將一體式結構與二片式和三片式結構進行對比，達到降低球閥泄漏點的目的。

低溫閥門
ASME/ANSI B16.34法蘭,螺紋和焊接端連接的閥門
ASME/ANSI B16.10閥門的面至面和端至端尺寸
ASME/ANSI B16.5管法蘭和法蘭管件
API 600石油天然氣用螺栓連接閥蓋楔式閘閥
API 598閥門的檢查我和試驗
ASTM A182高溫設備用鍛制或軋制的合金鋼管法蘭、鍛制管件、閥門及零件
ASTM A351容壓零件用奧氏體及奧氏體鐵素體鑄鐵的技術規范
3超低溫深冷球閥結構改進方案閥蓋設計
在對閥蓋進行設計時，一定要對閥腔內流體的溫度進行重視，所以可以選擇加長的閥蓋結構，這樣可以使閥門控制裝置和填料安裝的位置與低溫區之間的距離拉開，不但可以保證閥門填料工作在適當溫度范圍內，降低低溫霜凍對填料的影響，保證閥桿以及其他部件的正常運行外，還有效避免了低溫介質對操作球閥的工作人員造成冷灼傷。
在加長閥蓋結構中，為了有效節約成本的支出，在緊固螺栓時可以不對保護層進行破壞。在確定加長閥長度時，要根據材料的導熱、散熱面積等因素的影響進行確定，一般來說，加長閥長度設計會按照美國MSSSP-134的標準進行確定。在加長閥蓋上都會設置滴水板，其作用是避免冷凝水滴入保溫層中，保證螺栓等配件的質量，滴水板設置在加長閥蓋之上，由此可以看出保溫介質在球閥保溫中占據著重要的位置。

4超低溫深冷球閥結構改進方案泄壓部件及密封結構設計
一些介質在高溫汽化后，體積會膨脹，若此時閥門關閉，則腔體內壓力會急劇升高，不僅會破壞球閥各個部件的功能，還會造成閥門失效，影響整個輸送線的正常運行。因此，一定要在閥門端口處安裝泄壓部件。通常泄壓部件的設計采用泄壓孔形式，確保腔體和管道端口的正常連通。密封結構決定了整個閥門的質量優劣，是整個球閥的核心部分，一般包含閥桿密封和閥座密封兩個部件

5超低溫深冷球閥結構改進方案防火及防靜電結構設計
如果溫度或者壓力等因素發生急劇變化后，會使介質發生滲漏的情況，導致火災的發生，因此在對球閥進行設計時，一定要重視防火和防靜電結構的設計。一般來說，在球閥中進行防火設計時，都是在閥蓋和閥體鏈接的位置設計一個密封的結構，可以選擇柔性介質的纏繞墊片和唇式密封圈的雙通道設計，同樣，閥桿位置的密封也要選擇這樣的介質進行多結構的組合，從而發揮出防火的作用。通過這樣的設計，可以有效防止密封結構出現融化失效的情況。還可以選擇非金屬密封墊和金屬閥座結合的方式，進行防火設計，這種設計方法可以對傳輸介質內漏情況進行防止，保證閥門不被破壞，但是這種設計方法也存在一定的弊端，就是使用成本較高。超低溫球閥具有一定的特殊性，所以在進行防火設計時，要嚴格按照API6FA或者API607防火安全標準進行執行。在對超低溫球閥的優化設計中，因為超低溫球閥的PCTFE材料具有靜電聚集的作用，很容易出現靜電火花，加上超低溫所運輸的介質大多屬于易燃易爆品，因此要對球閥進行防靜電結構的設計。一般來說，會在閥桿接觸的位置上設置一個彈簧和鋼球，這樣可以使球體不產生靜電，在12V直流電壓下，閥蓋與閥桿以及閥蓋與球體之間的電阻要小于10Ω。

6超低溫深冷球閥結構改進方案驅動結構設計
當閥桿和垂線成30o角時，能夠實現閥門的正常運轉。為了在全開以及全畢狀態下實現超低溫球閥的自由鎖定，齒輪驅動以及執行器等手動球閥裝置都應該設置鎖定器。執行機構不僅可以在惡劣條件下維持操作，還可以實現在線維修、更換等操作，為超低溫球閥的可持續利用提供了便捷。閥桿與閥體一體化設計對于傳統球閥來說，閥桿和球體是兩個相對獨立的部件，通過多種密封技術以及對其的優化措施，往往由于應力分布不均，導致接口不能完美銜接在一起，還會出現硬化層脫落的情況。因此，對球閥的閥桿和閥體進行一體化設計，也就是說通過焊接等工藝將閥桿和球體銜接在一起，選擇焊Ni60噴在銜接處，從而避免表面發生脫落的情況。在閥桿和閥體一體化設計中，要加強對材料的重視，閥桿的材料可以選擇17-4PH不銹鋼，這種材質具有較強的抗腐蝕性，在熱處理后具有較高硬度的優勢，而球體的材料可以選擇F304不銹鋼，這種材料有較好的防銹性，并且比較耐高溫，同樣具有較強的抗腐蝕性的優點。通過對閥桿和閥體一體化的設計，可以有效提高閥門的安全性。

7超低溫深冷球閥結構改進方案金屬密封面材料在低溫下冷縮變形的控制
對于金屬材料(閥體、閥蓋、球體、閥座、閥桿)，零件在粗加工之后精加工之前，采用“深冷處理”的方法，可以消除低溫閥門材料的馬氏體組織相變和材料的收縮變形。通過實踐，確定了低溫處理的溫度為－196℃，深冷處理時間由2h延長到3h，保證深冷處理充分、均衡。但對于精密度要求高的密封件，經一次深冷處理恢復到常溫后，再次進行深冷處理，消除低溫變形對閥門密封副尺寸精密度的影響，提高了閥門在低溫工況密封的可靠性。

具體設計說明:
（1）、加長閥桿設計，超低溫閥門少加長250mm，以保證填料密封性能。
（2）、閥門材料采用奧氏體不銹鋼，經過嚴格熱處理。
（3）、所有零部件在裝配前少進行2次深冷處理。
（4）、所有閘門閥桿采用整體鍛造，后熱處理，再加工方式，以確保其力學性能。閥桿與填料接觸部位進行滲氮處理，提高閥桿硬度，然后精磨，表面粗超度達Ra 0.8微米以上，以保證填料處密封可靠。
（5）、采用明桿、支架設計，能在不用拆卸驅動裝置的情況跟換、增加填料。
（6）、所有超低溫閥門（閘、截、止）密封面均采用堆焊STL6#硬質合金材料。密封面研磨處理，使其表面粗超度達到Ra 0.4微米以上,并保證其硬度符合標準。以確保其密封性能。
（7）、所有PI600的要求留有磨損余量，當處于關閉狀態時，其閘板中心應比閥座中心高，其值為閥座密封面的2/3。
（8）、所有超低溫截止閥密封面采用錐面密封，以確保其密封性能。
（10）、所有填料采用美國VOC新型密封技術，材料選用柔性石墨，保證其密封性能、自潤滑性。以達到密封可靠，開啟輕便的效果。 
（11）、閥門的制造采用數控化加工，保證所有關鍵零件的統配互換性。閥門出廠前的測試也都是嚴格按照BS6364標準進行，每臺閥門都有*的出廠序列號，保證閥門的可追溯性。
（12）、閥門材料嚴格按照使用要求及參數表選用，所有零部件材料嚴格按照國家相關材料標準進行驗收，并提供相應材料證書。

超低溫深冷球閥結構改進方案結束語：
總之，為了滿足工作需要，超低溫球閥的性能結構也在不斷的優化。本文分析了超低溫球閥的結構設計對策，希望能夠不斷優化球閥的性能，從而確保超低溫球閥能夠更好地應用到相關領域，以提高其應用價值。