低溫試驗(yàn)是對(duì)
DQ41型低溫球閥性能驗(yàn)證的一個(gè)重要手段，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的閥門低溫試驗(yàn)方法與實(shí)際工況有一定的差異，不當(dāng)?shù)牟僮魅菀自斐稍囼?yàn)結(jié)果的失真，甚至對(duì)受試閥門的損害。本文主要針對(duì)低溫球閥的特殊結(jié)構(gòu)，分析了閥門低溫試驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問題，并結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，提出了一些應(yīng)對(duì)措施。
閥門低溫試驗(yàn)是檢驗(yàn)DQ41型低溫球閥在低溫模擬工況環(huán)境下的性能，可以對(duì)DQ41型低溫球閥整機(jī)性能作出評(píng)價(jià)。目前，閥門低溫試驗(yàn)所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)主要是：GB/T24925-2010、BS6364:1984等。低溫試驗(yàn)的主要內(nèi)容有:檢驗(yàn)密封件、填料、上密封等處的密封情況；整機(jī)帶壓工況的操作性能等。檢測(cè)參數(shù)有:閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、填料函、冷媒及環(huán)境溫度；閥門出口端的瞬間泄漏量、累積泄漏量和平均泄漏量；試驗(yàn)介質(zhì)壓力極其變動(dòng)情況。試驗(yàn)介質(zhì)一般為氦氣。
低溫試驗(yàn)前，應(yīng)使受試閥門充分干燥，去除閥內(nèi)的油脂及雜物。將DQ41型低溫球閥安裝在低溫試驗(yàn)槽內(nèi)，連接好所有接頭，保證閥門填料部分位于保溫蓋以上，且溫度保持在0℃以上。將閥門浸入低溫介質(zhì)中，低溫介質(zhì)蓋住閥體與閥蓋連接部分上端，或使用噴嘴向閥門的閥蓋頸部以下均勻噴淋低溫介質(zhì)，使閥門冷卻至相應(yīng)的試驗(yàn)溫度。保持一定的時(shí)間，直到各處的溫度穩(wěn)定為止，溫度變化應(yīng)在±5℃以內(nèi)。開關(guān)閥門若干次，檢驗(yàn)其低溫操作性能；關(guān)閉閥門，按正常流向加壓，進(jìn)行密封試驗(yàn)。再將閥門處于半開狀態(tài)，關(guān)閉出口端的針型閥，檢驗(yàn)閥門填料、閥體和閥蓋連接處的密封性。將試驗(yàn)結(jié)果與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，判定結(jié)果，形成結(jié)論。
外冷法帶來的問題是使DQ41型低溫球閥在試驗(yàn)初期產(chǎn)生一個(gè)與實(shí)際工況相反的溫度梯度，對(duì)低溫球閥而言，閥體和閥蓋快速冷卻，產(chǎn)生體積收縮，而此時(shí)球體、閥座尚未*冷透，特別是由于非金屬閥座的隔熱作用，進(jìn)一步延緩了熱量傳遞過程。此時(shí)，原有的配合被改變，非金屬閥座或組合閥座的非金屬密封圈可能會(huì)受到過度擠壓，造成各部件動(dòng)作困難，我們姑且稱這種現(xiàn)象為:低溫抱死。低溫抱死會(huì)使非金屬閥座產(chǎn)生*性變形，即所謂“冷流”現(xiàn)象，并且，聚四氟乙烯等非金屬材料的熱膨脹系數(shù)要大于金屬材料，隨著內(nèi)、外溫度的逐漸平衡，內(nèi)件收縮，密封比壓降低或消失，密封副失效。即使低溫試驗(yàn)合格的產(chǎn)品，由于低溫管道實(shí)際工況的溫度梯度可能始終存在，閥門殼體的溫度水平高于內(nèi)件，裝配時(shí)預(yù)加的密封比壓會(huì)有所降低，仍可能會(huì)造成密封效果下降。
目前DQ41型低溫球閥，特別是LNG等介質(zhì)用超DQ41型低溫球閥的金屬用材主要以304、304L、316、316L等Ni—Cr奧氏體不銹鋼為主，這類材料在低溫下仍能保持較好的強(qiáng)度和韌性，但這類材料也存在著某些不足，這些材料都屬于亞穩(wěn)定型不銹鋼，在低溫下會(huì)發(fā)生向馬氏體的金相轉(zhuǎn)變，由于體心立方晶格的馬氏體致密度低于面心立方晶格的奧氏體，低溫相變后會(huì)引起體積膨脹而導(dǎo)致零件變形。此外，溫度降低還會(huì)造成金屬結(jié)構(gòu)的收縮，由于零件各部分收縮不均勻，就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超出了材料的屈服極*，零件將產(chǎn)生不可逆的*變形。因此，DQ41型低溫球閥零部件的深冷處理工藝是很關(guān)鍵的，深冷處理的目的就是使這些相變和變形在精加工之前充分發(fā)生，以保證成品零、部件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。零部件沒有經(jīng)過深冷處理的DQ41型低溫球閥在進(jìn)入低溫環(huán)境后可能會(huì)造成整機(jī)性能全面失效。
DQ41型低溫球閥的非金屬閥座一般以聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等構(gòu)成，PTFE和PCTFE的理論脆化溫度均為-180～-195℃，但實(shí)際上，商業(yè)化采購的產(chǎn)品遠(yuǎn)達(dá)不到這樣的溫度，閥座的低溫脆性帶來的損害有時(shí)是嚴(yán)重的，脆化后的閥座已失去了彈性補(bǔ)償能力，如果球體精度沒有足夠高，很難達(dá)到密封要求，特別對(duì)于中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的軟密封閥座的零泄漏要求。此外，脆化后的閥座硬度急劇升高，有可能造成球體表面損傷或閥座脆裂。
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