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閥門專業(yè)知識-不銹鋼閥門的壓力溫度計算

根據(jù)ASME B16. 34 介紹的閥門壓力- 溫度額定值的計算方法,計算了常用不銹鋼閥門的標(biāo)準(zhǔn)磅級和特殊磅級壓力-溫度額定值,并介紹了測定閥門在指定溫度下最大工作壓力的試驗(yàn)方法。1、閥門專業(yè)知識-不銹鋼閥門的壓力溫度計算概述  閥門是一種壓力管道元件,廣泛用于石油、化工、電力、水利、冶金和航天等各個領(lǐng)域。閥門的壓力-溫度額定值是指在指定溫度下允許的最大工作壓力。當(dāng)溫度升高時,最大允許工作壓力隨之

 根據(jù)ASME B16. 34 介紹的閥門壓力- 溫度額定值的計算方法,計算了常用不銹鋼閥門的標(biāo)準(zhǔn)磅級和特殊磅級壓力-溫度額定值,并介紹了測定閥門在指定溫度下最大工作壓力的試驗(yàn)方法。

1、閥門專業(yè)知識-不銹鋼閥門的壓力溫度計算概述

  閥門是一種壓力管道元件,廣泛用于石油、化工、電力、水利、冶金和航天等各個領(lǐng)域。閥門的壓力-溫度額定值是指在指定溫度下允許的最大工作壓力。當(dāng)溫度升高時,最大允許工作壓力隨之降低。壓力-溫度額定值數(shù)據(jù)是在不同工作溫度和不同工作壓力下正確選擇閥門的重要依據(jù),也是工程建設(shè)和生產(chǎn)制造的基本參數(shù)。ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了閥門材料的壓力-溫度額定值,該標(biāo)準(zhǔn)將壓力等級分為150、300、400、600、900、1 500、2 500 和4 500磅級,其在高等級1 500、2 500 和4 500 磅級之間有較大的跨度。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,技術(shù)

  結(jié)構(gòu)的劃分更加細(xì)致,在技術(shù)創(chuàng)新的同時提出更高的經(jīng)濟(jì)性要求,所以更加細(xì)化的閥門壓力-溫度等級劃分和更加精確的閥門性能定位就顯得十分重要。本文通過標(biāo)準(zhǔn)磅級和特殊磅級的304、316、316L 奧氏體不銹鋼閥門壓力-溫度額定值的分析計算和閥門壓力-溫度值試驗(yàn)方法的研究,確定了閥門在指定溫度下實(shí)際的最大工作壓力,為精確定位閥門性能提供依據(jù)。

2、計算

  標(biāo)準(zhǔn)磅級閥門是指符合ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn),除特殊磅級閥門和限定磅級閥門以外的閥門。特殊磅級閥門是指制造材料通過ASME B16. 34 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的無損檢測要求、缺陷排除和修復(fù)規(guī)則的閥門。為滿足閥門等級細(xì)致劃分的要求,根據(jù)ASMEB16. 34 的計算公式,在1 500 磅級和4 500 磅級之間增加了2 000、3 000 和3 500 磅級3 個等級。

3、試驗(yàn)方法

  通過式(1) 和式(2) 計算值得出了各材料不同磅級閥門的壓力-溫度額定值,但閥門結(jié)構(gòu)、制造工藝和密封材料等因素不同程度影響著閥門性能,導(dǎo)致閥門實(shí)際的壓力-溫度值偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值,造成閥門選用和生產(chǎn)制造的誤差。因此,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力-溫度等級的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定閥門的實(shí)際性能至關(guān)重要。以兩款316 不銹鋼針形截止閥為例(表4) ,對閥門壓力-溫度值的試驗(yàn)方法進(jìn)行研究,并嘗試通過試驗(yàn)得到閥門在各溫度下的實(shí)際最大工作壓力。

                                                                                 表4 試驗(yàn)閥門參數(shù)

試驗(yàn)閥門參數(shù)

  試驗(yàn)分為活動加載閥門和固定加載閥門?;顒蛹虞d是指閥門填料由活動的壓緊螺母加載,當(dāng)閥門填料泄漏時,可持續(xù)調(diào)節(jié)壓緊螺母直到閥門再次密封。固定加載是指閥門填料不可持續(xù)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)以ASME B16. 34 中規(guī)定的數(shù)值為基準(zhǔn),不超過標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值,試驗(yàn)溫度小于密封填料的最高使用溫度。首先,安裝試驗(yàn)閥,確認(rèn)系統(tǒng)密封( 圖1) ,給閥門充滿介質(zhì),但不加壓力。然后,控制交變溫度箱緩慢加熱到溫度T,進(jìn)入保溫階段,保溫時間為t'( 圖2) ,調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺,保持壓力顯示數(shù)值緩慢穩(wěn)定升高,直到數(shù)值不再升高或者回落,記錄此時壓力。

  對于固定加載閥門,以得到的壓力數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),反復(fù)調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺,直到得到一個穩(wěn)定的最高密封壓力。對于活動加載閥門,以一定的力矩( 經(jīng)驗(yàn)值) 擰緊壓緊螺母,每個溫度下只允許擰緊一次,反復(fù)調(diào)節(jié)壓力試驗(yàn)臺,直到得到一個穩(wěn)定的最高密封壓力。根據(jù)記錄的各溫度下的穩(wěn)定壓力數(shù)據(jù)繪制閥門壓力-溫度曲線( 圖3) 。

不銹鋼閥門壓力-溫度額定值的計算與研究

                                                                                             圖1 測試系統(tǒng)

不銹鋼閥門壓力-溫度額定值的計算與研究

                                                                                    圖2 測試時間-溫度曲線

  分析ASME 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定值、活動加載閥門和固定加載閥門壓力- 溫度值可以看出,在38℃時,種試驗(yàn)閥門壓力同標(biāo)準(zhǔn)值基本一致。隨著溫度升高,閥門的試驗(yàn)結(jié)果均低于標(biāo)準(zhǔn)值,但活動加載閥門值與標(biāo)準(zhǔn)值接近,而固定加載閥門等級相差較遠(yuǎn)。分析原因,雖然閥門采用了同樣的材料和制造工藝,但PTFE材料受溫度、壓力的影響較明顯,易產(chǎn)生冷流、收縮現(xiàn)象。活動加載閥門通過再次擰緊填料,消除了冷流、收縮產(chǎn)生的體積損失,補(bǔ)償了密封面比壓的損失,從而具有更高的密封能力。

不銹鋼閥門壓力-溫度額定值的計算與研究

                                                                               圖3 PTFE 填料閥門壓力- 溫度曲線

4、結(jié)語

  在ASME 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對不銹鋼閥門等級采用了更細(xì)致的劃分,計算了各磅級閥門的壓力-溫度標(biāo)準(zhǔn)值,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了閥門的性能等級,確定了閥門實(shí)際的性能指標(biāo),為工程建設(shè)提供了更大的選擇空間和更精確的選擇依據(jù)。

產(chǎn)品訂購須知:

1.用戶已確定閥門類型和型號(尤其是非標(biāo)準(zhǔn)型號)時,用戶應(yīng)正確說明其型號的含義和要求。


2.用戶應(yīng)根據(jù)樣本所列產(chǎn)品型號進(jìn)行訂貨,如對產(chǎn)品項(xiàng)目有特別要求,請在訂單中說明:


1)結(jié)構(gòu)長度2)法蘭標(biāo)準(zhǔn)3)閥門的結(jié)構(gòu)形式:如通道全通徑或縮徑、體蓋連接形式4)閥門內(nèi)件及對材料的其他要求5)壓力試驗(yàn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識及其他要求


3、當(dāng)閥門使用的場合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時,請您盡量提供設(shè)計圖紙和詳細(xì)參數(shù),由我們的專家為您審核把關(guān)


4.本公司可以根據(jù)用戶的特定要求配置電動裝置,氣動驅(qū)動裝置。


5.本公司生產(chǎn)的各類閥門可以滿足訂單規(guī)定的各項(xiàng)要求,產(chǎn)品出廠前均逐一按要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和試驗(yàn)。


6.滄海閥門所有產(chǎn)品質(zhì)保時間為:客戶正式安裝使用12個月之內(nèi)或產(chǎn)品出廠18個月之內(nèi)。


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