Криогенные/высокотемпературные шаровые краны на цапфе

В экстремальных условиях работы, таких как работа со сжиженным природным газом (СПГ), криогенная химическая технология, высокотемпературная нефтепереработка и химическая обработка, а также передача энергии, клапаны являются не только компонентами управления жидкостью, но и ключевыми узлами, обеспечивающими безопасность системы и долгосрочную стабильную работу. Криогенные/высокотемпературные шаровые краны, монтируемые на цапфе, стали зрелым решением, широко применяемым в таких сценариях с высоким спросом.

В сочетании со структурой шаровых кранов промышленного класса, установленных на цапфе, показанной на фотографиях, в этой статье анализируются их технические преимущества в экстремальных температурных условиях с различных сторон, включая принципы конструкции, выбор материала, технологию уплотнения и ценность применения.

I. Почему конструкция, смонтированная на цапфе, незаменима в условиях экстремальных температур?

В отличие от плавающих шаровых кранов, , шаровые краны, установленные на цапфе, поддерживают шар через верхнюю и нижнюю цапфы, удерживая шар в стабильном положении даже в условиях высокого давления, высокой или сверхнизкой температуры:

• Давление в трубопроводе не приводит напрямую к смещению шара.

• Седла клапанов выполняют только уплотнительную функцию, снижая износ.

• Меньший рабочий крутящий момент, идеально подходит для электрических или пневматических приводов.

В криогенных (например, -196 ℃ для СПГ) или высокотемпературных (> 400 ℃) условиях материалы демонстрируют значительное тепловое расширение и сжатие. Стойкость конструкции становится решающим фактором для срока службы клапана, поскольку конструкция, установленная на цапфе, обладает присущими ей преимуществами.

II. Основные различия в конструкции между криогенными и высокотемпературными условиями

1. Ключевые технические моменты криогенных шаровых кранов на цапфе

В средах с криогенной средой клапаны должны быть направлены на решение следующих задач:

• Низкотемпературная вязкость материалов: нержавеющая сталь (например, ASTM A351 CF8M/CF3M) обычно выбирается для предотвращения хрупкого разрушения при чрезвычайно низких температурах.

• Удлиненная конструкция крышки: предотвращает попадание холода в зону упаковки, предотвращая замерзание или поломку упаковки.

• Уплотнительные материалы, предназначенные для криогенных условий: ПТФЭ, модифицированный ПТФЭ или композитные конструкции металл-мягкое уплотнение.

• Двунаправленное уплотнение и конструкция сброса давления: Предотвращает ненормальное повышение давления в полости клапана, вызванное изменениями температуры среды.

Эти конструктивные особенности позволяют криогенным шаровым кранам, установленным на цапфе, обеспечить более высокую надежность в терминалах приема СПГ, установках сжижения, криогенных системах хранения и транспортировки.

2. Конструктивные особенности высокотемпературных шаровых кранов с цапфой крепления

В средах с высокой температурой и высоким давлением основные проблемы для клапанов заключаются в стабильности уплотнения и прочности конструкции:

• Структура уплотнения металл-металл: устойчива к высоким температурам и эрозии.

• Применение жаропрочных сплавов: таких как кованые стали марок A105, F11, F22.

• Конструкция, устойчивая к термической деформации: оптимизированный корпус клапана и конструкция седла для снижения концентрации термических напряжений.

• Противозадирная и противозадирная обработка: обеспечивает плавное открытие и закрытие.

Такая конструкция продлевает срок службы шаровых кранов, установленных на цапфе, в нефтеперерабатывающих, нефтехимических крекинговых системах и системах высокотемпературного теплопередачи масла.

III. Номинальный размер и номинальное давление

Криогенные/высокотемпературные шаровые краны, монтируемые на цапфе, обычно подходят для трубопроводных систем высокого давления среднего и большого диаметра:

• Номинальный диаметр (NPS/DN): 1/2'~48' (DN15~DN1200)

• Оценка давления: 150 фунтов ~ 2500 фунтов (PN20 ~ PN420)

IV. Стандарты проектирования и тестирования

Конструкция и производство клапанов обычно соответствуют следующим международным стандартам:

• Стандарт дизайна: ASME B16.34

• Монтажная длина: ASME B16.10 / API 6D.

• Фланцевое соединение: ASME B16.5/ASME B16.47

• Испытание давлением: API 598 / API 6D

• Пожаробезопасная конструкция: API 607/API 6FA

• Криогенные испытания (если применимо): BS 6364/ISO 28921.

V. Преимущества герметизации и безопасности шаровых кранов на цапфе в экстремальных условиях

Шаровые краны, монтируемые на цапфе, как в криогенных, так и в высокотемпературных условиях, обычно оборудуются следующими конструкциями безопасности и уплотнения:

• Конструкция с двойным седлом (эффект двойного поршня/эффект одного поршня)

• Автоматическая функция снятия давления в полости

• Проектирование пожаробезопасной конструкции

• Антистатическое устройство

VI. Типичные отрасли применения и инженерная ценность

Криогенные/высокотемпературные шаровые краны на цапфе широко используются в:

• Системы сжижения, приема и регазификации СПГ

• Нефтехимические и нефтеперерабатывающие предприятия

• Системы высокотемпературного пара и масла-теплоносителя

• Проекты по передаче энергии и магистральным трубопроводам

VII. Вывод: Шаровые краны, монтируемые на цапфе, — это больше, чем просто клапаны — они являются частью системы безопасности.

Для экстремальных температурных условий выбор клапана – это уже не просто вопрос соответствия характеристик, а всесторонний учет материаловедения, строительной механики и технологии уплотнений. Благодаря продуманной конструкции, установленной на цапфе, и конструкции, ориентированной на конкретное применение, криогенные/высокотемпературные шаровые краны, монтируемые на цапфе, стали незаменимыми основными компонентами управления в промышленных системах с высоким спросом.