本稿では、低温バルブにおけるメタルシールバタフライバルブの要件と応用について紹介します。

本稿では、低温バルブにおけるメタルシールバタフライバルブの要件と応用について紹介します。

現代の石油化学産業、石炭化学産業、冷凍産業の急速な発展に伴い、低温バルブの使用はますます増えており、使用量はますます増加しています。 したがって、低温バルブを正しく合理的に使用することが人々の注目を集めています。 低温バルブの使用には、従来のバルブの一般的な使用に加えて、注意すべき特別な要件がいくつかあります。
極低温バルブとは、一般に -29 °C 未満の温度で動作するバルブを指します。極低温バルブの中には、-196 °C という低い温度でも液化ガス (窒素、酸素、天然ガスなど) を輸送でき、通常の動作を保証できるものもあります。
With the decrease of the temperature of the working medium, the material and structure of the low temperature valve used are different from the conventional universal valve, especially the temperature valve (t作動媒体の温度の低下に伴い、使用される低温用バルブの材質や構造は従来のユニバーサルバルブ、特に温度用バルブ（t 開閉部への外部からの熱流入を低減するには、動作部を絶縁体から取り外す必要があります。 そのため、極低温バルブのボンネットのネックが非常に長くなります。 ** 温度バルブは外気温から気温までの複雑な条件下で作動します。 そしてそれは中断することなく行われます。 閉鎖部のシールは通常、シールリングに形成される必要な接触圧力によって保証されますが、伝達装置の力が一定である場合、シールリングの強度は使用温度範囲で異なる可能性があります。シールリング材料の性能、特にポリマー材料の性能は異なります。 したがって、ウォームバルブにはシールリングに対する厳しい要件があり、通常は硬質合金（STL）材料を選択することが優れています。
温度バルブの遮断速度はかなり制限されています。 断熱措置にもかかわらず、限られた範囲では依然として熱流が存在し、その結果、システムの一部で液相が形成されます。 そのため、バルブを急に開くと液体の速度が大きくなり、障害物や抵抗に当たると水吹き等が発生する場合がありますので、使用時には注意が必要です。
一般に冷凍技術に使用され、媒体は窒素またはフロン冷媒で、以前は鋳鉄バルブが一般的に使用され、その適用温度は-28〜150℃であり、現在は使用量が減少していますが、フェライト系ダクタイル鋳鉄を使用したバルブが増加傾向にあります。 これは、フェライト系ダクタイル鋳鉄の方が衝撃靱性、耐摩耗性、耐食性に優れているためです。
一般的な炭素鋼（WCB）材質のバルブ、使用温度は-29〜150℃です。 低温炭素鋼（LCB、LC1、LC2）もあり、最低使用温度は-46〜-73℃です。 オーステナイト系ステンレス鋼（304、316）は耐低温鋼として優れた性能を持ち、最低使用温度は-196℃以下、一部は-254℃です。
一般的な低温弁閉止部品、弁体部のメタルシール弁座の選択、弁体部のフッ素樹脂（F4）の選択など、構造に特別な要件はなく、従来のユニバーサルバルブとほぼ同様です。 温度と媒体に応じて合理的な選択。
極低温バルブは、温度バルブの動作特性のみを考慮してください。 保育器内のどの位置にも設置できますが、スタッフィングボックス、操作機構（ハンドル、レンチ）、弁体昇降位置表示器は保育器の外に設置してください。 操作もパッキン交換も簡単です。 ほとんどのバルブはステムが水平になるように取り付けられています。 暖かい電気バルブの場合、バルブステムは水平に設置する必要があります。
低温でのパッキン装置の作動条件は非常に複雑で、パッキンは弾力性を失いやすいため、蒸発媒体の漏れによりステムが凍結し、固着現象が発生し、バルブが正常に開閉できなくなります。 パッキン装置の動作条件を改善するために、パッキンの断熱を確保するためにサーマルバッフルを取り付けることができます。 これは主にステムの長さを長くするための設計です。 バッフルは熱伝導率が最も低い非金属材料（布、テープなど）で作られているため、梱包箱の熱損失が大幅に減少します。 あるいは、梱包装置はジャケットで覆われ、梱包装置の作業能力を維持するのに十分な温度の媒体が形成された空間に送り込まれます。 その機能は、バルブを低温から動作点まで温度勾配にすることです。動作点と動作点を超えると、空気圧は一定になり、液化ガスが液体でなくなり、元の状態に戻ります。ガスの温度。
空気圧は常に開いており、通常はバルブの一端またはもう一方の端に接続されているため、空気圧の温度が上昇しても危険なほど高圧になることはありません。
バルブ部品は通常、室温で製造およびテストされ、低温条件下で動作するため、温度の変化に応じて部品ごとに異なる膨張と収縮が発生し、バルブの通常の動作に直接影響するため、注意が必要です。使用中に理解されます。
低温用バルブにはさまざまな材料が使用されますが、炭素鋼 (WCB) などの一般的な材料は温度が低下すると脆くなります。 最も一般的に使用される材料は、オーステナイト系ステンレス鋼、青銅、銅ニッケル合金であり、これらはすべて脆性ではなく、適切に使用できます。 経験上、オーステナイト系ステンレス鋼、青銅、Cu-Ni 合金が靭性と強度にとって最適な材料であることがわかっています。 したがって、グローブバルブ、安全バルブ、調整バルブ、チェックバルブなどの低温バルブの重要な部品にはこの種の材料が選択されます。
オーステナイト系ステンレス鋼、青銅、銅ニッケル合金であっても、完成品の低温処理が適切でないと、低温でバルブを作動させると材料相により内部部品が変形してしまうことが生産経験からわかっています。低温により変形し、バルブ漏れの原因となります。
低温バルブの組立工程では、フランジ接続ガスケット、接続ボルト、接続部品の材質が異なるため、各材質間の収縮が同期せず、弛みや漏れが発生します。 したがって、低温バルブ、特に-196℃以下で使用される低温バルブの接続方法は溶接接続が最適です。
F4の一般的な低温用バルブパッキンガスケットで、自己潤滑性が良く、摩擦係数が小さく、独特の化学的安定性を持っています。 そのため政府でも使用されていますが、F4にも欠点があり、一つはコールドフロー傾向が大きい、もう一つは線膨張係数が大きく、低温での冷収縮により漏れが発生し、着氷が多くなるというものです。ステムでバルブが開かなくなる。 したがって、一般的な低温条件でのみ使用されます。 温度条件の場合は、柔軟なグラファイト織りフィラー、またはステンレス鋼と柔軟なグラファイト巻線パッドを選択する必要があります。 一部の低温バルブを使用すると、バルブの伝達部分にベタつきが発生することがよくあります。 咬合現象は時々発生します。 主な理由は、組み合わせ材料の不合理な選択、予約されたコールドギャップが小さすぎる、および加工精度です。 使用過程で同様の問題が見つかった場合は、構造設計を改善し、適切なベアリング (ブッシュ) 材料を交換するために、時間内にサプライヤーに報告する必要があります。
低温用バルブのその他の要件は従来のバルブと同じです。
低温バルブにおけるメタルシールバタフライバルブの要件と用途
経済と産業技術の急速な発展、絶え間なく変化する高度で新しい技術、そしてバルブに対する人々の需要により、バルブ業界は大きな課題と機会に直面しています。 特に低温媒体でのバタフライバルブの使用では、室温での一般的なバルブの性能を満たすことに加えて、低温でのバルブシールの信頼性、動作の柔軟性、およびその他の特別な要件がより重要です。低温バルブ。
バタフライバルブはコンパクトな構造、小容積、軽量（同圧力で比較し、同サイズのゲートバルブで40％～50％削減）、流体抵抗が少なく、開閉が早いなど、さまざまなメリットがありますので、ぜひご活用ください。
しかし、化学工業で使用されるガス液化装置、空気分離装置、圧力スイング吸着装置などの一部の低温装置では、グローブバルブやゲートバルブ、バタフライバルブは80％以上です。 主な理由は、メタルシールバタフライバルブの低温でのシール性能が悪く、不合理な構造などの他の理由により、中程度の内部漏れと外部漏れ現象が発生し、これらの低温機器の安全性と正常な動作に重大な影響を及ぼし、使用できないことです。低温機器の要件を満たします。
我が国の低温装置の継続的な開発に伴い、低温バルブの要求は日に日に高まっています。 そこで、金属製シールバルブの構造を改良し、シール性の高い三偏心純金属製バタフライバルブを開発しました。 高温、低温を問わず媒体の要求に応えるバタフライバルブです。
その構造的特徴と組み合わせることで、低温性能が簡単に導入されます。
まず、低温ディスクバルブのシール性能要件は次のとおりです。
低温バルブの漏れには主に 2 つの原因があります。1 つは内部漏れです。 2つ目は漏れです。
1) バルブ内部漏れが発生する
主な理由は、シールペアが低温で変形することです。
媒体温度が低下すると、体積変化により材料の相変化が起こり、シール面の本来の研削精度が低下し、反り変形が発生し、低温シール不良が発生します。 DN250バルブの低温試験を実施しました。 媒体は液体窒素（-196℃）、バタフライプレート材質は1Cr18Ni9Ti（低温処理なし）です。 シール面の反り変形は約0.12mmであり、これが内部漏れの主な原因であることが分かりました。
新開発のバタフライバルブを平面シールから円錐シールに変更。 シートは先細の楕円形のシール面であり、バタフライ プレートに埋め込まれた円形の弾性シール リングがシール ペアを形成します。 シールリングはディスク溝内で半径方向に浮くことができます。 バルブが閉じているとき、弾性シールリングは最初に楕円シール面の短軸に接触し、バルブステムの回転に伴ってシールリングは徐々に内側に押され、弾性リングが楕円シール面の長軸に接触します。傾斜した円錐面が形成され、最終的には弾性シールリングと楕円形のシール面が完全に接触します。 そのシールは弾性リングの変形によって達成されます。
したがって、ボディやバタフライプレートが低温で変形しても、弾性シールリングが吸収して補償し、漏れや固着現象が発生しません。 この弾性変形はバルブを開いた瞬間になくなり、開閉過程における相対摩擦が基本的にないため長寿命となります。
2) バルブの漏れ。
1つ目は、バルブとパイプラインがフランジで接続されている場合、接続パッド、接続ボルト、および接続部品が低温で材料間で同期せずに収縮する弛緩によって漏れが発生することです。 そこで、バルブ本体と配管の接続方式をフランジ接続から溶接構造に変更し、低温漏れを防止しました。
2つ目はステムとパッキンの漏れです。 一般にバルブパッキンにはF4が使用されることが多く、自己摺動性が良く、摩擦係数が小さく(鋼の摩擦係数f=0.05～0.1)、独特の化学的安定性を有するため使用されてきました。
ただし、F4 にも欠点があります。 まず、コールドフローの傾向が大きい。 第二に、線膨張係数が大きいため、低温時の冷収縮漏れが発生し、ステム部での着氷が多発し、バルブの開弁不良が発生する。 この目的で開発された低温バタフライバルブは、F4の大きな膨張率を利用して常温でも低温でも隙間を介してシールできる自己収縮シール構造を採用しています。