- 극저온 밸브의 표준 및 정의
극저온 밸브에 대한 정의는 표준마다 다릅니다.
(1) 영국 밸브 표준 BS6364 "저온용 밸브"는 -50도 ~-196도의 중간 온도 범위에 적용 가능합니다.
(2) 미국 표준 MSSSP-134 "저온 밸브 및 해당 밸브 본체/보닛 확장에 대한 요구 사항"에서는 저온을 "표준 관행의 경우 저온 범위는 -100도 ~ { {4}}도 ";
(3) 중국 국가 표준 GB/T 24925 "극저온 밸브의 기술 조건"은 -29도 ~-196도의 중간 온도 범위에 적용됩니다.
(4) 쉘 밸브 표준 SHELL MESC SPE 77/200 "저온 및 초저온용 밸브"는 -30도 ~-196도의 중간 온도 범위에 적용됩니다.
(5) 상압 하에서 다양한 가스의 액화 온도에 따라 일반적으로 6가지 온도 수준으로 구분됩니다.
1단계는 0~ -46도입니다.
2단계는 -47~-60도입니다.
레벨 3은 -61~-70도입니다.
레벨 4는 -71~-101도입니다.
레벨 5는 -102~-196도입니다.
레벨 6은 -253도 미만입니다.
일반적으로 -46~-150도를 저온, -150도 미만을 초저온이라고 합니다.
석유화학 산업에서 극저온 밸브의 정의는 운반 매체의 설계 온도를 기준으로 합니다. 일반적으로 -40도 이하의 중온에서 사용되는 밸브를 극저온 밸브, -101도 이하의 중온에서 사용되는 밸브를 초저온 밸브라고 합니다.
- 극저온 밸브의 설계 특징
1. 극저온 밸브의 재료 선택
극저온 밸브의 작동 매체는 온도가 낮을 뿐만 아니라 대부분 또는 투과성이 강하여 밸브 재료에 대한 많은 특수 요구 사항을 결정합니다. 저온에서의 강의 기계적 성질은 상온에서의 기계적 성질과 다릅니다. 강도 외에도 저온강의 중요한 지표는 저온 충격 인성입니다. 재료의 저온 충격 인성은 재료의 취성 전이 온도와 관련이 있습니다. 재료의 취성 전이 온도가 낮을수록 재료의 저온 충격 인성이 향상됩니다. 탄소강과 같은 체심 입방 격자를 갖는 금속 재료는 저온 취성에 취약한 반면, 오스테나이트계 스테인리스강과 같이 면심 입방 격자를 갖는 금속 재료는 기본적으로 저온의 영향을 받지 않는 충격 인성을 갖습니다.
극저온 밸브 본체, 밸브 커버 등 내압 부품의 소재는 일반적으로 저온 강도가 좋은 견고한 소재로 만들어집니다. 용접성, 가공 성능, 안정성 및 경제성과 같은 요소도 고려해야 합니다. 설계 중에는 -46도, -101도 및 -196도의 세 가지 저온 수준이 일반적으로 사용됩니다. 저온 탄소강은 일반적으로 -46도 저온 등급에 사용되며, 300계 오스테나이트 스테인리스강은 일반적으로 -101도 및 -196도 저온 등급에 사용됩니다. 이 스테인레스 스틸은 적당한 강도, 우수한 인성 및 우수한 가공 성능을 가지고 있습니다.
2. 석유화학 극저온 밸브의 구조설계
(1) 밸브 커버 구조 설계
극저온 밸브의 분명한 특징은 밸브 커버가 일반적으로 긴 목 구조를 가지고 있다는 것입니다. GB/T24925 "극저온 밸브의 기술 조건"에는 "극저온 게이트 밸브, 글로브 밸브, 볼 밸브 및 버터플라이 밸브의 밸브 커버는 다양한 용도에 따라 사용해야 합니다. 온도 요구 사항은 스터핑박스 바닥 온도를 0도 이상으로 유지시켜 냉장보관이 용이한 롱넥 밸브커버 구조입니다." 확장 밸브 커버 구조의 설계는 주로 밸브 작동 핸들과 스터핑 박스 구조를 저온 영역에서 멀리 유지하는 것입니다. 이는 너무 낮은 온도로 인한 작업자의 동상을 피할 수 있을 뿐만 아니라 스터핑 박스와 압력을 보장합니다. 슬리브는 포장 손상을 방지하기 위해 상온에서 사용됩니다. 밀봉 성능이 저하되고 패킹의 수명이 연장됩니다. 왜냐하면 저온에서는 온도가 낮아짐에 따라 패킹의 탄성이 점차 사라지고 누수방지 성능이 저하되기 때문입니다. 매체 누출로 인해 패킹과 밸브 스템이 얼어 밸브 스템의 정상적인 작동에 영향을 미칩니다. 동시에 밸브 스템이 위아래로 움직입니다. 그리고 패킹이 긁혀 심각한 누출이 발생합니다. 따라서 극저온 밸브는 긴 목의 밸브 커버 구조를 채택해야 합니다. 또한, 롱넥 구조는 보냉재의 포장도 용이하게 하여 냉기 손실을 방지해줍니다. 저온 배관은 일반적으로 보냉층이 두껍기 때문에 롱넥 밸브 커버는 보냉 시공을 용이하게 하고 패킹 글랜드를 보냉층 외부에 유지시켜 손상 없이 필요할 때 언제든지 글랜드 볼트를 조이거나 필러를 추가하는 것이 용이합니다. 보온단열층.
보닛 확장은 BS6364, MSS SP-134 및 SHELL MESC SPE77/200 표준에 지정되어 있습니다. 그 중 BS6364는 콜드 박스의 확장 치수를 15~500미터로 규정하고 있으며, 콜드 박스의 최소 확장 길이는 250mm가 되어야 한다고 규정하고 있습니다. MSS SP-134에는 차가운 상자와 비냉각 상자를 포함하여 15~300미터의 확장 치수에 대한 요구 사항이 포함되어 있습니다. 이에 비해 비콜드 박스의 확장 치수는 BS6364에 명시된 것보다 길고, 콜드 박스의 확장 치수는 BS6364에 명시된 것보다 짧습니다. SHELL MESC SPE 77/200은 Cold Box와 Non Cold Box를 구분하지 않으며 다양한 온도 범위에서 15~1200의 길이를 규정하고 있습니다.
종합적으로 고려한 SHELL MESC SPE 77/200은 다양한 길이의 확장이 가능하여 더욱 편리하고 안정적으로 사용할 수 있습니다. 극한 저온 상황에서 사용하는 경우 설계 단위의 특수 길이 요구 사항에 따라 SHELL MESC SPE 77/200 표준을 참조하여 설계하거나 설계할 수 있습니다. 또한, 길이를 선택할 때 설계한 보냉층의 두께가 이 길이보다 큰지 여부도 고려할 필요가 있다. 그렇다면 보냉층의 두께에 맞게 길이를 늘려야 합니다.
(2) 드립보드의 구조설계
밸브 내부에는 저온 매체가 전달되기 때문에 밸브 스템과 그 상단의 충진재에 매체 온도가 전달되는 것을 방지 또는 감소시키고, 동결로 인해 이들 물질이 파손되는 것을 방지하기 위해 드립 플레이트를 설치한다. 밸브에 구조를 추가할 수 있습니다. 일부 연구기관에서는 이러한 종류의 적하판 구조 밸브에 대한 실험적 검증을 진행하여 적하판 구조를 갖춘 밸브 커버의 상단 온도가 더 높다는 것을 입증했습니다. 확장된 밸브 커버의 상부는 온도가 낮기 때문에 일반적으로 밸브가 공기에 노출됩니다. 공기 중의 수증기가 저온 밸브 커버에 닿으면 액화되어 물방울이 됩니다. 드립 플레이트의 직경은 중간 플랜지의 직경을 초과하므로 저온 액화를 방지할 수 있습니다. 볼트 녹이 온라인 유지 관리에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 중간 플랜지 볼트에 수증기가 떨어집니다. 또한, 드립플레이트를 보냉층 외부에 설치하여 응축수가 보냉층과 밸브몸체 상부로 떨어지는 것을 방지하여 보냉층을 보호하고 냉각능력의 손실을 방지하여야 한다.
(3) 방압부품의 구조설계
폐쇄형 캐비티 구조의 극저온 밸브의 경우 가연성, 폭발성 및 쉽게 기화되는 매체에 사용되는 경우 밸브 밀봉 구조에 대한 특별한 요구 사항이 있습니다. 일부 저온 매체의 부피는 기화 후에 증가합니다. 예를 들어, 액화천연가스의 기화 후 부피는 액체 상태의 부피보다 600배 이상 높습니다. 밸브가 닫혀 있고 주변 온도가 상대적으로 높으면 밸브 본체의 저온 매체가 환경을 흡수합니다. 적당한 열로 인해 점차 기화되고 부피가 급격히 증가하여 밸브 내부에 과압이 발생하고 심지어 밸브의 안전을 위협하여 매체 누출, 심지어 화재 사고까지 발생시킵니다. 밸브와 공장의 안전을 보장하기 위해 이러한 밸브에는 자체 방전을 위한 중간 공동이 있어야 합니다. 압력 구조는 밸브 캐비티의 압력이 비정상적으로 과압되는 경우 자동 릴리프를 가능하게 합니다. 예를 들어 저온 게이트 밸브와 볼 밸브는 밀봉 원리가 다르므로 압력 방출 설계에 분명한 차이가 있습니다. 그러나 제조업체마다 압력 방출 구조 설계에 있어 서로 다른 특성을 가지고 있습니다.
(4) 정전기 방지 및 방화 구조 설계
극저온 밸브는 일반적으로 가연성 및 폭발성 매체에 사용되므로 정전기 방지 설계 및 방화 설계가 특히 중요합니다. 정전기 방지 설계는 주로 피뢰침과 유사한 방식으로 밸브 스템과 밸브 본체 사이에 전류를 전도함으로써 정전기를 방전시켜 안전 위험을 제거하고 전체 시스템의 공급 보안을 보장합니다. 예를 들어, GB/T24925에서는 "인화성 증기 또는 액체에 사용되는 소프트 시트 또는 소프트 클로징 인서트가 있는 밸브의 경우 밸브 몸체와 밸브 스템이 전도성 연속성을 갖도록 설계해야 하며 배출 경로의 최대 저항은 다음과 같이 보장되어야 합니다"라고 명확하게 규정합니다. 10Ω을 초과하지 마십시오." 내화 구조의 설계는 주로 급격한 온도 변화로 인한 매체 누출 문제를 목표로 합니다. 내화 구조의 설계는 일반 밸브의 설계 요구 사항과 유사합니다.
(5) 밸브 본체
밸브 본체는 온도 변화에 따른 팽창과 수축을 충분히 견딜 수 있어야 합니다. 또한, 온도 변화로 인해 밸브 시트의 구조가 변형되지 않습니다.
(6) 밸브 디스크
게이트 밸브는 유연한 게이트 또는 개방형 게이트를 사용합니다. 스톱 밸브는 플랫 시트와 니들 밸브에 플러그 모양의 밸브 디스크를 사용합니다. 이러한 구조 형태는 온도 변화에 관계없이 안정적인 밀봉을 유지할 수 있습니다.
(7) 밸브 스템
밸브 스템의 표면 경도를 향상시키고 밸브 스템, 패킹 및 패킹 글랜드(글랜드)가 서로 달라붙어 밀봉 패킹을 손상시키고 스터핑 박스 누출.
(8) 개스킷
개스킷을 선택할 때 압축 복원력, 사전 조임력, 체결 압력 분포 및 응력 완화 특성과 같은 개스킷 재료의 저온 특성을 고려해야 합니다.
(9) 채우는 상자 및 포장
스터핑 박스는 저온부와 직접 접촉할 수 없으나 롱넥 밸브 커버 상단에 위치하여 스터핑 박스가 저온부와 멀리 떨어져 있고 {{1} 이상의 온도 환경에서 작동됩니다. } 도 . 이러한 방식으로 스터핑 박스의 밀봉 효과가 향상됩니다. 누수가 발생하거나 저온유체가 패킹에 직접 접촉하여 밀봉효과가 저하되는 경우 스터핑박스 중앙부터 그리스를 첨가하여 오일씰층을 형성함으로써 스터핑박스 내 압력차를 감소시킬 수 있습니다. 보조 밀봉 조치. 스터핑 박스는 대부분 중간에 금속 격리 링이 있는 2단계 포장 구조를 채택합니다. 그러나 일부에서는 일반 밸브 스터핑 박스 구조와 자체 조임 밸브 스템이 있는 이중 스터핑 박스 구조와 같은 다른 유형을 사용합니다.
(10) 상부 씰
극저온 밸브에는 모두 상부 밀봉 시트 구조가 장착되어 있습니다. 상부 실링 표면은 코발트-크롬-텅스텐 카바이드로 덮어야 하며 마무리 후 광택 처리해야 합니다.
(11) 밸브 시트, 밸브 디스크(게이트) 밀봉 표면
극저온 밸브의 폐쇄 부분은 코발트-크롬-텅스텐 카바이드 표면 구조를 채택합니다. 소프트 씰 구조는 폴리테트라플루오로에틸렌의 팽창계수가 커서 온도가 -70도 이상인 극저온 밸브에만 적합하고 저온에서는 부서지기 쉽지만 폴리트리플루오로에틸렌은 온도가 {{3'도 이상인 극저온 밸브에 사용할 수 있습니다. }} 도 .
(12) 중간 플랜지 볼트
반복적인 하중을 받는 작업에서는 볼트가 피로로 인해 파손되는 경우가 많기 때문에 볼트의 강도는 충분해야 합니다. 볼트는 나사산 루트에 응력 집중을 일으키기 쉽기 때문에 완전 나사산 구조의 볼트를 사용합니다.