超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理

超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理

一、超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理深冷處理的意義
閥門在低溫下變形會(huì)影響閥門密封性能,對(duì)于可逆性的變形, 一般是通過改善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來解決。防止*變形的辦法是選擇穩(wěn)定性高的材料, 以便在使用中不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變, 從而減少變形。由于低溫材料供應(yīng)有問題, 我們選用較為普通的∃ Δ 一Δ 型不銹鋼, 并通過深冷處理, 使其馬氏體轉(zhuǎn)變和變形充分進(jìn)行, 然后通過精加工修整, 使零件在應(yīng)用中保持組織和尺寸上的相對(duì)穩(wěn)定性。

超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理深冷處理的溫度界限
究竟哪一個(gè)溫度級(jí)的低溫閥門要做深冷處理, 至今沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。試驗(yàn)中我們選了三個(gè)批號(hào)的≅ Κ 9 ∃ Δ Μ 5Ι Ν 5鋼, 做成尺寸為必/ + ∀的閘板模擬試樣, 經(jīng)固熔化處理, 并精研后,用圖∃ 所示的深冷恒溫裝置, 分別在保持∀ ! / 小時(shí), 材料的化學(xué)成份如表∃ , 深冷處理的變形如表∀∃ Δ 一Δ 型不銹鋼, 由于不同批號(hào)
間成份上的差異, 其變形和馬氏體的轉(zhuǎn)變也不同, 有些批號(hào)即使冷卻到會(huì)發(fā)生馬氏體相變, 在本試驗(yàn)中也可以看出,在不發(fā)生馬氏體相變的試樣上, 僅由于冷縮不均造成的熱應(yīng)力, 也會(huì)引起畸變, 甚至是較大
的畸變, 僅從這一點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行深冷處理也是十分必要的深冷介質(zhì)和保冷時(shí)間在奧氏體不銹鋼的馬氏體變中,起主導(dǎo)作用的是溫度轉(zhuǎn)變, 其轉(zhuǎn)變量隨過冷度加大而增多因此, 為了確保使用時(shí)組織和尺寸的穩(wěn)定, 深冷介質(zhì)的溫度, 必須低于閥門的使用溫度。對(duì)使用溫度為一∗+ , “ & 的閥門, 深冷介質(zhì)以選液氮為宜。從變溫馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)來看, 過長(zhǎng)的保冷時(shí)間是不必要的以∗ # 閥板模擬試樣為例, 經(jīng)∗ ∗ , 口− 固熔化
處理后, 兩表面精研平, 光潔度為. !/ , 分別在掖氮和液氧中保持不同時(shí)間, 用, ∃ , ,∗ 拼測(cè)微計(jì)測(cè)量研磨表面的平度, 并在金相顯微鏡下測(cè)馬氏體的轉(zhuǎn)變量, 其結(jié)果如表0 所示表0 中數(shù)據(jù)表明, 深冷保持時(shí)間由0, 分鐘延長(zhǎng)至1, 小時(shí), 對(duì)試樣的馬氏體轉(zhuǎn)變量和變形量均無明顯影響, 這也表明了, 在∗ + 一+ 型不銹
鋼中,一變溫馬氏體轉(zhuǎn)變是起主導(dǎo)作用的, 因此我們初步確定, 對(duì)于2 3% , 以下的低溫閘閥和截止閥零件, 其深冷處理時(shí)間, 以按工件浸入液氮待蒸發(fā)過程結(jié)束后保冷一小時(shí)即可。深冷處理的次數(shù)我們用上述試件做了九組試樣, 分別在液氮和液氧中進(jìn)行不同次數(shù)的深冷試驗(yàn), 其結(jié)果 增加深冷處理的次后, 其變形量幾乎都微不可測(cè), 即使一次變形量多達(dá)%, 一+, 拼的截止閥閥瓣也不例外, 以上試驗(yàn)結(jié)果說明, 深冷一次即可滿足需要。的測(cè)微計(jì)測(cè)量密封表面的不平度, 發(fā)現(xiàn)所有零件都產(chǎn)生不同程度的變形, 現(xiàn)選擇有代表性的
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 閥瓣深冷處理
后產(chǎn)生翹曲變形如圖∀ 所示, 這種變形的原因主要有Τ ∃ 馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨脹和組織應(yīng)力引起的變形Τ 未經(jīng)加工變形∗ + 一+ 型奧氏體不銹鋼零件當(dāng)冷至7 Ε 點(diǎn)以下或在某一溫度范圍內(nèi)保溫, 都會(huì)產(chǎn)生不可逆性的馬氏體轉(zhuǎn)變。圖0是在室溫下奧氏體和馬氏體的比容隨含碳量的助。日幻三 玉切 、閥門零件低溫變形的原因上述試驗(yàn)表明, 用− ∋ 一（） 奧氏體不銹鋼制低溫閥零件, 在低溫下會(huì)發(fā)生變形, 如將密封零件5 Β − ∋ ∗ + （ ） 3 Ξ ） 表面堆焊− 。一− ∋ 一Ψ 硬質(zhì)合金6 經(jīng)精研后在液氮中浸泡4 小時(shí), 用,∀
! 由溫度應(yīng)力引起彈性和塑性畸變, 在深冷過程中, 由于零件各部分的溫度差, 或由于不同組織間某些物理性能的差異, 引起收縮不均, 產(chǎn)生了溫度應(yīng)力, 當(dāng)應(yīng)力低于材料的屈服極*, 使零件產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲, 這種變形在閥門生產(chǎn)中也是常見的試驗(yàn)過程8 將閘閥??# % &∋ 一&（ （ ）9 的閥體及密封零件全在液氮中浸泡+ 小時(shí), 然后把閘板閥瓣重新研平, 至光潔度: &（ , 裝置后, 按圖所示用% ; ∗ < − 。= “ 的氫氣在室溫和低溫下進(jìn)行密封性試驗(yàn), 試驗(yàn)前要先通氫氣排出管路中的空氣, 否則在冷卻時(shí)易造成管路堵塞, 使試驗(yàn)無效。試驗(yàn)時(shí)用倒置量筒測(cè)泄漏量, 對(duì)閘閥和截止閥用測(cè)力扳手測(cè)定關(guān)閉力矩, 其結(jié)果列于表> 。通過上述試驗(yàn), 兩種閥門在低溫下的密封性能均比室溫有所降低, 但當(dāng)溫度恢復(fù)至常溫后, 閥門的密封性能也得到恢復(fù), 說明低溫下, 由于零件冷縮不均引起的彈性扭曲變形也是閥門低溫泄漏的重要原因之一。止回閥?? # ? % &∋ 一&（ ≅ Α · # ∗ +≅ 9 的密封性能試驗(yàn)更充分地說明了這一事實(shí), 止回閥體原和。截止閥體??# ∃一%& ∋ 一&（ ,） 9 通用, 在室溫試壓時(shí), 密封性良好, 但當(dāng)溫度降至一&Β% , Χ 時(shí),漏氣卻異常劇烈, 以至無法計(jì)量, 當(dāng)把閥門從液氮中取出, 溫度回升到零度附近時(shí), 密封性又恢復(fù), 再次浸人液氮時(shí), 泄漏量為% ≅ ≅ Χ 。− 分,如此循環(huán)多次, 低溫泄漏量不再減少, 但每次回升到零度以上, 閥門依然保持無泄漏。后改用直筒式閥體, 而其他試驗(yàn)條件和原來*相同, 由于閥體形狀簡(jiǎn)單, 結(jié)構(gòu)對(duì)稱, 壁厚均勻, 在低溫下收縮也均勻, 所以在一&Β % ,Χ 時(shí)試壓, 泄漏量在& &。Χ − 分以下。另外, 在低溫下截止閥、閘閥還可以靠加大力矩, 以克服零件的可逆性扭曲變形, 達(dá)到密封
初步結(jié)論
通過上述各種試驗(yàn), 我們認(rèn)為, 用&Δ 一Δ 型不銹鋼制的下列閥門零件應(yīng)做深冷處理89 用于任何低溫的閥體和止回閥的密封閥的密封元件??閘閥和截止閥的密封件, 當(dāng)用經(jīng)驗(yàn)公式Ρ略Σ 初步計(jì)算其材料的 點(diǎn)超過或接近使用溫度時(shí)。深冷處理在液氮中浸泡一次, 保冷時(shí)間為一小時(shí)零件的結(jié)構(gòu)形式對(duì)低溫變形非常敏
感, 因此對(duì)于低溫閥門要十分重視結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)
參考資料
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