低温バルブの肉厚、シート、帯電防止設計および製造基準の分析低温バルブの応用知識の紹介
低温バルブの肉厚、シート、帯電防止設計、製造規格の分析
-40℃～-196℃の中温に適したバルブを低温バルブと呼びます。 低温ボールバルブ、低温ゲートバルブ、低温カットオフバルブ、安全弁、低温低温逆止弁、低温バタフライバルブ、低温ニードルバルブ、低温スロットルバルブ、極低温バルブなどの極低温バルブバルブなど、主にエチレン、液化天然ガス（LNG）プラント、ガスLPGLNGタンク、アクセプトベースおよびグーンヒリー、空気分離装置、石油化学テールガス分離装置、液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、二酸化炭素低温度貯蔵タンクとタンクローリー、圧力スイング吸着酸素製造装置。 エチレン、液体酸素、液体水素、液化天然ガス、液化石油製品などの出力液体低温媒体は、可燃性、爆発性があるだけでなく、加熱するとガス化します。 ガス化すると体積は数百倍に膨張します。 低温バルブの用途、温度を制御し、漏れやその他の隠れた危険を防ぎます。
典型的な低温バルブ構造：一般的に使用される低温バルブは、低温ゲートバルブ、低温グローブバルブ、低温チェックバルブ、低温ボールバルブ、低温バタフライバルブなどです。 ゲートプレートとボールの間のチャンバー内の低温用ゲートバルブおよび低温用ボールバルブには圧力逃がし穴が設けられています。 すべての極低温バルブは一方向にシールされており、本体に MEDIUM FLOW のキャストまたはマークが付いています。
1. 最小肉厚: 低温バルブシェルの本体とカバーの最小肉厚は、ASMEB16.34 規格の壁厚を受け入れません。 ゲートバルブの最小肉厚は API600 以上、グローブバルブの最小肉厚は BS1873 以上、チェックバルブの最小肉厚は BS1868 およびその他の規格の最小肉厚以上である必要があります。 ステム径は API600 または BS1873 規格に準拠するものとします。
2. バルブシート：媒体の作動温度と公称圧力に応じた低温バルブ製品シールペアは、金属-PTFEソフトシールまたは金属-金属ハードシールとして設計できますが、PTFEは使用温度にのみ適しています。温度が低すぎるとPTFEが脆くなるため、媒体は73℃以上です。 同時に、PTFE は CL1500 以上の圧力レベルでは使用しないでください。圧力が CL1500 を超えると、PTFE がコールドフローを生成し、バルブシールに影響を与えるためです。 硬質密閉低温ゲートバルブ、チェックバルブ、グローブバルブのシートは、バルブ本体に直接Co-Cr-W硬質合金表面を採用しています。 シートとボディを一体的に作り、シートの低温変形による漏れを防ぎ、シートとボディ間のシールの信頼性を確保します。
3.帯電防止：可燃性および爆発性の低温媒体に使用されます。バルブのパッキンまたはガスケットおよびシールがPTFEおよびその他の絶縁材料の場合、バルブの開閉により静電気が発生し、可燃性および爆発性の低温媒体では静電気が発生します。非常にひどいので、バルブには静電気防止装置を付けて設計する必要があります。
低温バルブの材質選択:
1. バルブ本体とカバーはLCB(-46℃)、LC3(-101℃)、CF8(304)(-196℃)を採用しています。
2. ゲート: コバルトベースの硬質合金を表面処理したステンレス鋼。
3. シート: ステンレス鋼表面コバルト系超硬。
4. ステム: 0Cr18Ni9。
低温用バルブの規格と製品構造：
1. 設計: API6D、JB/T7749
2. バルブの日常検査とテスト: API598 規格に準拠。
3. バルブの低温検査とテスト: JB/T7749 を押します。
4. 駆動モード: 手動、かさ歯車駆動、電気駆動装置。
5.バルブシートの形状：バルブシートは溶接構造を採用しており、シール面はコバルトベースの超硬表面を呈しており、バルブのシール性能を確保しています。
6.ラムは弾性構造を採用しており、圧力リリーフ穴が入口端に設計されています。
7. 一方向シールバルブ本体には流れ方向マークが付いています。
8. 低温ボールバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、バタフライバルブはパッキンを保護するロングネック構造を採用しています。
9. 温度ボールバルブ規格: JB/T8861-2004。
低温バルブ応用知識紹介
1. 低温用途のオプション
1. オペレーターは、極海の石油掘削装置など、寒い環境でバルブを使用します。
2. オペレーターはバルブを使用して、氷点下の温度で流体を管理します。
2 つ目は、バルブの設計に何が影響するか?
温度はバルブの設計に重要な影響を与えます。 たとえば、中東などの一般的な環境ではユーザーがこれを必要とする場合があります。 あるいは、極海のような寒い環境でも機能するかもしれません。 どちらの状態もバルブの気密性と耐久性に影響を与える可能性があります。 これらのバルブのコンポーネントには、本体、ボンネット、ステム、ステムシール、ボールバルブ、シートが含まれます。 これらのコンポーネントは、材料組成の違いにより、異なる温度で膨張および収縮します。
3. エンジニアは低温バルブの密閉をどのようにして確保しますか?
そもそもガスを冷媒にするコストを考えると、漏れは非常に高くつきます。 それは危険でもあります。 極低温技術に関する大きな懸念は、シート漏れの可能性です。 購入者は、本体に対する茎の放射状および直線的な成長を過小評価することがよくあります。 適切なバルブを選択すれば、購入者はこれらの問題を回避できます。 低温用バルブはステンレス製を推奨します。 この材料は、液化ガスでの動作中の温度勾配にうまく対処します。 極低温バルブは、100 bar まで適切な材料で密閉されなければなりません。 さらに、拡張ボンネットはステムシーラントの気密性を決定するため、非常に重要な機能です。
低温用バルブの選定
極低温用途向けのバルブの選択は複雑な場合があります。 購入者は船上および工場内の状況を考慮する必要があります。 さらに、極低温流体の特定の特性には、特定のバルブ性能が必要です。 適切に選択することで、プラントの信頼性、機器の保護、安全な運転が保証されます。 世界の LNG 市場では、2 つの主要なバルブ設計が使用されています。
1、シングルバッフルとダブルバッフルチェックバルブ
これらのバルブは、流れの逆転による損傷を防ぐため、液化装置の重要なコンポーネントです。 極低温バルブは高価であるため、材質とサイズは重要な考慮事項です。 バルブが正しくないと、有害な結果が生じる可能性があります。
2、3バイアスロータリータイトアイソレーションバルブ
これらのオフセットにより、バルブの開閉が可能になります。 摩擦や摩擦がほとんどなく動作します。 また、ステムトルクを利用してバルブの気密性を高めます。 LNG 貯蔵の課題の 1 つは、空洞に閉じ込められることです。 これらの空洞内では、液体は 600 倍以上に膨張する可能性があります。 3 回転式密閉遮断バルブは、この課題を解決します。
五、天然ガスや酸素など引火性の高いガスの場合、火災発生時にバルブも正しく作動しなければなりません。
1. 温度の問題
急激な温度変化は、作業者や工場の安全に影響を与える可能性があります。 クライオバルブの各コンポーネントは、材料組成や冷媒にさらされる時間の長さが異なるため、異なる速度で膨張および収縮します。 冷媒を扱う際のもう 1 つの大きな問題は、周囲環境からの熱の増加です。 これらの熱の増加が、メーカーがバルブとラインを隔離する理由です。 高温範囲に加えて、バルブはかなりの課題に対処する必要があります。 液化ヘリウムの場合、液化ガスの温度は -270℃ まで下がります。
2. 機能上の問題
逆に、温度がゼロに低下すると、バルブの機能が非常に困難になります。 極低温バルブは、液体ガスが入ったパイプを環境に接続します。 それは周囲温度で行われます。 その結果、パイプと環境の間に最大 300℃ の温度差が生じる可能性があります。
3. 効率
温度差により、暖かいゾーンから寒いゾーンへの熱流が発生します。 バルブの正常な機能が損なわれる可能性があります。 極端な場合には、システムの効率が低下する可能性もあります。 これは、暖かい側に氷が形成される場合に特に懸念されます。 しかし、極低温用途では、この受動的加熱プロセスも意図的に使用されます。 このプロセスはステムをシールするために使用されます。 通常、ステムはプラスチックで密閉されています。 これらの材料は低温に耐えることができませんが、反対方向に大きく動く 2 つのコンポーネント用の高性能金属シールは非常に高価で、ほぼ不可能です。
4. ストレス
冷媒の通常の取り扱い中に圧力が上昇します。 これは、周囲の熱の増加とその後の蒸気の形成によるものです。 バルブ/配管システムの設計には特別な注意が必要です。 これによりストレスが蓄積されます。
5. シールの問題
この問題には非常に簡単な解決策があります。 ステムを密閉するために使用されるプラスチックは、比較的常温の領域に保管します。 これは、ステムシーラントを流体から離しておかなければならないことを意味します。 フードはチューブ状になっています。 流体がこのパイプを通って上昇すると、外部温度により暖められます。 流体がステムシーラーに到達すると、主に周囲温度で気体になります。 フードはハンドルの凍結や始動不能も防ぎます。
投稿日時: 2022 年 10 月 19 日
