Різниця між кріогенними клапанами та не-кріогенними клапанами в основному пов’язана з різницею відповідних температур середовища. Кріогенні клапани зазвичай використовуються при температурах -40 градусів і нижче, тоді як не-кріогенні клапани використовуються в сценаріях нормальної-температури або середніх-–-високих температур (вище -10 градусів). Їх можна окремо розрізнити з точки зору матеріалів, структури, ефективності ущільнення, роботи та застосування:
1. Застосовна температура та основні вимоги
Кріогенні клапани: призначений для надзвичайно низьких температур від -40 градусів до -270 градусів (наприклад, рідкий азот при -196 градусах, скраплений природний газ при -162 градусах). Їх основною вимогою є збереження структурної стабільності та надійної герметичності в умовах низьких температур, уникаючи впливу низьких температур на безпеку експлуатації.
Не{0}}кріогенні клапани: підходить для нормальних температур (-від 10 градусів до 120 градусів) або від середніх-до високих температур (понад 120 градусів), наприклад, у системах з парою та гарячою олією. Немає необхідності розглядати такі питання, як крихкість матеріалу або усадка компонентів, викликана низькими температурами; натомість увага зосереджена на дотриманні міцності та основних вимог до ущільнення при відповідних температурах.
2. Вибір матеріалу: стійкість до низьких-температур крихкість є ключовою
Низькі температури можуть спричинити те, що більшість матеріалів стають «крихкими» (явище, відоме як низько-температурна крихкість), а не-металеві матеріали можуть тверднути або тріскатися. Таким чином, вибір матеріалу є найбільш принциповою відмінністю між двома типами клапанів:
Кріогенні клапани:
Корпус/кришка клапана: Обов’язкові матеріали з відмінною-температурною в’язкістю. Аустенітні нержавіючі сталі (наприклад, 304, 316) є кращими, оскільки вони зберігають ударну в’язкість навіть при -196 градусах, не виявляючи низько{12}}температурної крихкості. Для надзвичайно низьких температур (наприклад, рідкий гелій при -269 градусах) можна використовувати титанові сплави або сплави на основі нікелю.
Ущільнювальні елементи: для не-металевих ущільнень мають використовуватися -низько-температурні-матеріали (наприклад, модифікований політетрафторетилен, ущільнювальні -кільця з перфторованого ефіру), щоб запобігти витоку, спричиненому низько-температурним твердінням. Металеві ущільнювачі, наприклад із мідних сплавів або нержавіючої сталі, компенсують усадку за допомогою «низько-попереднього-затягування».
Шток клапана: нержавіюча сталь або нержавіюча-загартована нержавіюча сталь використовується для запобігання деформації або руйнуванню за низьких температур.
Не{0}}кріогенні клапани:
Корпус/кришка клапана: Можна використовувати такі матеріали, як чавун, лита сталь (наприклад, WCB) і вуглецева сталь. Ці матеріали є-рентабельними та мають достатню міцність за нормальних або середніх-–-високих температур, але стають крихкими та тріскаються за низьких температур, що робить їх непридатними для низьких{6}}температур.
Ущільнювальні елементи: Звичайний каучук (наприклад, нітрильний каучук, EPDM) або звичайний політетрафторетилен є достатнім, оскільки вони відповідають вимогам еластичності та герметизації за нормальних температур.
Шток клапана: використовується вуглецева сталь, хром-молібденова сталь тощо. У середніх---високих-температурних сценаріях наголос робиться на високій-температурній міцності матеріалу.
3. Структурне проектування: цільові рішення для низьких{1}}температурних проблем
Низько{0}}температурний носій може спричинити усадку компонентів, тому слід уникати «втрат від холоду» (випаровування низькотемпературного-температурного середовища через поглинання тепла). Тому структура кріогенних клапанів більш складна:
Спеціальні конструкції для кріогенних клапанів:
Структура довгої-шиї: кришка сконструйована з довгою шийкою (100–300 мм завдовжки) для відділення робочих компонентів, таких як маховики та сальники, від зони низьких -температур. Це не тільки запобігає обмороженню операторів під час контакту з-деталями з низькою температурою, але й зменшує передачу холоду назовні через шток клапана (уникаючи зовнішнього обмерзання чи зледеніння, яке може вплинути на роботу).
Анти{0}}компенсація усадки: З’єднувальні болти між корпусом клапана та кришкою попередньо затягнуті, щоб запобігти ослабленню та протіканню ущільнювальної поверхні, спричиненому усадкою компонента при низьких температурах. Деякі ущільнювальні поверхні розроблені з «еластичними компенсаційними структурами» (наприклад, сильфонні ущільнення), щоб компенсувати вплив усадки.
Анти{0}}кавітація та керування потоком: низько{0}}температурні рідини (наприклад, СПГ) схильні до випаровування (миттєвого випаровування) під час дроселювання. Внутрішній канал потоку клапана повинен бути гладким, щоб запобігти кавітаційному пошкодженню ущільнювальної поверхні, спричиненому турбулентністю.
Анти{0}}статичний дизайн: Статична електрика проходить через металеві компоненти (наприклад, провідні пружини між штоком клапана та корпусом клапана), щоб запобігти небезпеці, спричиненій накопиченням статичної електрики в -займистих і вибухонебезпечних середовищах при низькій температурі (наприклад, LNG).
Конструкції для не-кріогенних клапанів:
Довга-конструкція горловини не потрібна, і корпус клапана можна безпосередньо з’єднати з робочими компонентами.
Герметизація ґрунтується на звичайному попередньому натягу болта без потреби в-компенсації усадки при низькій температурі.
Клапани від середньої- до-високої-температури можуть зосереджуватися на «стійкій-температурній-герметизації» (наприклад, із застосуванням металевих графітових прокладок), але не вимагають конструктивних міркувань щодо «втрат холоду».
4. Ефективність ущільнення: суворіші вимоги до низьких температур
Кріогенні клапани: Більшість кріогенних середовищ (наприклад, LNG, рідкий кисень) легкозаймисті, вибухонебезпечні або токсичні. Витік може спричинити швидке розширення об’єму через випаровування (наприклад, СПГ може збільшитися в об’ємі в 600 разів після витоку), тому необхідно досягти «нульового витоку». Деякі клапани використовують «сильфонні ущільнення» (металевий сильфон між штоком клапана та корпусом клапана), щоб запобігти виходу з ладу звичайних ущільнень сальника за низьких температур.
Не{0}}кріогенні клапани: Вимоги до ущільнення залежать від середовища. Наприклад, клапани водопровідної води допускають мінімальний витік, а парові клапани мають зменшити витік, але не вимагають «нульового витоку». Вони зазвичай використовують ущільнення (наприклад, азбестове, графітове) або звичайні ущільнювальні кільця, щоб відповідати вимогам.
5. Експлуатація та технічне обслуговування: адаптація до низьких{1}}температурних середовищ
Кріогенні клапани:
Робочі компоненти (наприклад, маховички, приводи) утримуються подалі від зони низьких-температур через довгу-конструкцію шиї, щоб уникнути замерзання та заклинювання.
Потрібне регулярне «холодне затягування»: після-низькотемпературної роботи усадка компонента може призвести до ослаблення болтів, що вимагає повторного-затягування.
Необхідно використовувати-низькотемпературні мастила (наприклад, силіконову-мастило), оскільки звичайне мастило застигає та виходить з ладу за низьких температур.
Не{0}}кріогенні клапани:
Немає низьких{0}}температурних обмежень щодо експлуатації, для змащування можна використовувати звичайне моторне масло чи мастило.
Технічне обслуговування зосереджено на корозії, спричиненій середньою-системою (наприклад, у кислотних-лужних середовищах) або старінні-високої{4}}температури (наприклад, заміна гумових ущільнювачів), без необхідності вирішувати проблеми, пов’язані з низькою-температурою-.
6. Сценарії застосування
Кріогенні клапани: Використовується виключно в низько-температурних системах середовища, таких як резервуари для зберігання СПГ і трубопроводи, транспортування рідкого азоту/рідкого кисню та аерокосмічне низькотемпературне експериментальне обладнання-.
Не{0}}кріогенні клапани: охоплюють більшість звичайних сценаріїв, включаючи водопровідні трубопроводи, промислові парові системи, транспортування гарячої нафти та звичайні газопроводи.
Ринок клапанів NSV:
зв'яжіться
Електронна-пошта:info@nsvvalve.com
Puyi Road, Sanqiao Industrial Zone, Oubei Street, Yongjia County, Zhejiang, Китай
