Криогенная задвижка — это специализированный промышленный клапан, предназначенный для работы при экстремально низких температурах, надежно функционирующий при температуре до -196°C и ниже. Стандартные клапаны выходят из строя в таких условиях, потому что металл становится хрупким, а термическое сжатие приводит к утечке уплотнений.
Чем криогенная эксплуатация отличается от стандартных применений клапанов
Большинство промышленных клапанов предназначены для умеренных температурных диапазонов. При криогенных температурах углеродистая сталь теряет пластичность, эластомерные уплотнения сжимаются и трескаются, а штоки замерзают на месте.
Криогенный клапан был разработан специально для решения этих проблем, при этом каждый элемент конструкции устраняет режим отказа, с которым стандартное оборудование не может справиться.
Пять конструктивных особенностей, благодаря которым работает криогенная задвижка
Криогенная задвижка конструкция построена таким образом, чтобы рабочий механизм оставался функциональным при температурах, которые выводят из строя стандартные клапаны. Каждая из приведенных ниже функций существует по определенной инженерной причине.
Задвижка с удлиненной крышкой
Удлиненный сальник поднимает уплотнение штока значительно выше уровня криогенной жидкости, создавая паровое пространство, которое поддерживает уплотнение достаточно теплым для функционирования.
Без этого удлинения атмосферная влага замерзает вокруг уплотнения и фиксирует шток на месте.
Выбор материала
Углеродистая сталь становится хрупкой при температуре ниже -29°C, что исключает ее использование в криогенных условиях. Задвижка из нержавеющей стали, изготовленная из 304, 304L или 316L, сохраняет пластичность до -196°C и является стандартной маркой для корпусов и крышек криогенных задвижек.
Титановый сплав и алюминиевая бронза C95800 доступны там, где марки нержавеющей стали не соответствуют требованиям применения.
Конструкция клинового затвора и уплотнение
Конфигурация клиновой задвижки прижимает металл к металлу на уплотнительной поверхности. Седла и поверхности клина обычно наплавляются стеллитом для предотвращения заедания при многократных термических циклах.
Это обеспечивает герметичное уплотнение, которое конструкции с мягким седлом не могут поддерживать при криогенных температурах.
Сброс давления в полости
Когда клапан закрывается, запертая жидкость в полости крышки слегка нагревается и испаряется. Без сброса образовавшееся повышение давления может разорвать крышку.
Небольшое разгрузочное отверстие в клине или саморазгружающиеся седла автоматически сбрасывают давление из полости до того, как оно достигнет опасного уровня.
Пожаробезопасная конструкция
СПГ при -162°C и аналогичные легковоспламеняющиеся криогенные среды требуют огнестойкой конструкции в соответствии с API 607. Это гарантирует, что клапан сохранит функциональное уплотнение, даже если первичное уплотнение будет нарушено в случае пожара.
Как клапан открывается, закрывается и герметизируется при экстремальных температурах
Поворот маховика перемещает клин перпендикулярно потоку. При полном открытии клин полностью выходит из прохода, оставляя прямоточный проход с минимальным перепадом давления.
При полном закрытии клин прижимается к обеим уплотнительным поверхностям с контактом металл-металл. Удлиненный шток удерживает уплотнительный узел в более теплой паровой зоне, значительно выше криогенной жидкости.
Частичное открытие не является рабочим положением. Оно вызывает эрозию уплотнительных поверхностей и устраняет герметичное перекрытие, которое делает эти клапаны необходимыми в первую очередь.
Проверьте безопасность ручного управления
Как упоминалось, криогенные температуры увеличивают трение и сжатие материала. Прежде чем указывать размер маховика, используйте наш профессиональный калькулятор ниже, чтобы определить, требуется ли для пускового момента редуктор.
При криогенных температурах сжатие материала может значительно увеличить начальный пусковой момент. Используйте наш Калькулятор криогенного крутящего момента ниже, чтобы проверить, обеспечивает ли ваш текущий размер маховика достаточное плечо рычага или требуется ли редуктор с высоким передаточным числом для безопасной ручной работы.
Эксперт по криогенному крутящему моменту
Проверка размеров для СПГ при -196°C и эксплуатации при отрицательных температурахОтрасли и области применения, которые полагаются на криогенные задвижки
Эти клапаны используются в любых процессах, где сжиженные газы должны безопасно контролироваться при экстремальных температурах:
- Терминалы и хранилища СПГ работают с природным газом при -162°C во время операций загрузки, разгрузки и перекачки
- Установки разделения воздуха производят жидкий кислород, жидкий азот и жидкий аргон при температурах до -196°C
- Аэрокосмические и ракетные двигательные установки используют жидкий водород при -254°C наряду с жидким кислородом в качестве топлива
- Ускорители частиц используют жидкий гелий для сверхпроводящих магнитов, а больницы управляют крупномасштабным хранением жидкого кислорода
Полный ассортимент низкотемпературных типов клапанов Xintai для этих отраслей, включая шаровые, обратные и запорные конструкции наряду с задвижками, доступен в нашем криогенном клапане.
Как криогенные задвижки сравниваются с запорными, шаровыми и высоконапорными конструкциями
Задвижка не всегда является правильным выбором для низкотемпературной эксплуатации. Понимание того, где подходят другие типы, помогает сузить выбор.
Криогенные запорные клапаны и регулирование потока
Криогенные запорные клапаны лучше подходят для дросселирования и регулирования потока, чем задвижки. S-образный внутренний путь потока обеспечивает точное управление, но создает более высокое падение давления.
Для изоляционных задач большого диаметра, где прямоточный поток важнее модуляции, задвижка является более надежным вариантом.
Шаровые краны и риск холодного течения
Шаровые краны компактны и быстродействующи, но мягкие седла необратимо деформируются под постоянным криогенным давлением, что известно как холодная текучесть.
Задвижки предпочтительны при больших диаметрах, где холодная текучесть является известным риском и где стоимость шарового крана большого диаметра делает конструкцию задвижки более практичной.
Высоконапорные конструкции задвижек
А задвижка высокого давления для стандартной промышленной эксплуатации имеет схожую геометрию затвора и клина, но не имеет удлиненного штока и криогенных марок материалов, которые требуются для низкотемпературной эксплуатации.
Использование стандартной конструкции высокого давления в криогенных условиях приводит к выходу из строя уплотнения и заклиниванию штока, независимо от класса давления.
Что нужно знать перед установкой или обслуживанием криогенной задвижки
Несколько факторов, определяющих, будет ли клапан работать в соответствии с заявленными характеристиками:
- Устанавливайте шток вертикально, а удлиненный сальник направьте вверх, так как паровое пространство функционирует только в этой ориентации.
- Тщательно очистите перед установкой. Масло, смазка или загрязнение частицами очень реактивны в среде жидкого кислорода и создают риск взрыва.
- Стыковые сварные соединения обеспечивают лучшую герметичность, чем фланцевые соединения, в критических криогенных линиях.
- Регулярно осматривайте уплотнение. Удлиненный сальник значительно уменьшает износ, но не устраняет его полностью.
- Никогда не эксплуатируйте клапан в частично открытом положении. Это разрушает металлические уплотнительные поверхности и устраняет герметичность до пузырька.
Как оценить производителей криогенных задвижек перед заказом
Производство криогенных клапанов требует точного выполнения на каждом этапе, от сертификации материалов и геометрии удлиненного сальника до очистки и испытаний давлением.
Пробелы на любом из этих этапов проявляются в виде утечек или эксплуатационных сбоев.
Авторитетные производители криогенных задвижек производят продукцию в соответствии со стандартами BS 6364, MSS SP-134 и ASME B16.34. Конструкции, такие как криогенные задвижки Star0044, указываются в критически важных проектах, поскольку их испытательная документация и стандарты конструкции соответствуют требованиям герметичности для низкотемпературных условий эксплуатации.
Для подробного изучения того, что отличает ведущих поставщиков, наш руководство по ведущим производителям промышленных криогенных клапанов охватывает, что необходимо проверить перед размещением заказа.
Криогенные задвижки Xintai
Создайте идеальный клапан для вашего проекта! Получите предложение и изучите наши индивидуальные возможности.
Криогенная эксплуатация не оставляет места для клапана, который "почти подходит". Xintai Valve Group поставляет продукцию для нефтегазовой, СПГ, нефтехимической, энергетической и оборонной отраслей с 1998 года, участвуя в проектах, включая Petronas, Petrobras, Saudi Aramco, PARCO и Repsol YPF, более чем в 50 странах.
Каждая криогенная задвижка покидает завод с полным отчетом о проверке, включающим проверку размеров, испытания давлением по API 598 и проверку материалов.
Независимая инспекционная компания проводит вторую проверку перед отгрузкой, отдельно от внутренней команды по качеству, поскольку криогенная эксплуатация не допускает двусмысленности в отношении герметичности. Сертификаты включают API № 6D-1778, ISO 9001:2015, CE и OHSAS 18001.
Доступны от DN32 до DN1400 в классах давления от CL150 до CL2500, с фланцевыми, приварными встык, приварными под раструб и зажимными вариантами соединения. Материалы включают 304, 316L, C95800, C63200 и титановый сплав, с опциями для кислой среды по NACE MR0175, для контроля утечек по ISO 15848 и пожаробезопасности по API 607.
Полные спецификации и варианты конфигурации доступны на странице нашего продукта "криогенная задвижка".
Если вы работаете над спецификацией криогенной задвижки, свяжитесь с нашей командой, и мы проработаем детали с вами.
