超低溫閥門用奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是在使用條件下以奧氏體組織或 以奧氏體組織為主的不銹鋼。奧氏體不銹鋼具有多 種優(yōu)越的性能, 可用于各種不同的領(lǐng)域中, 尤其是 優(yōu)異的低溫韌性使之作為低溫結(jié)構(gòu)材料而被廣泛應(yīng) 用在超低溫工程中。目前, 超低溫閥大多選用奧氏 體不銹鋼制造。

超低溫閥門是低溫工程中不可缺少的流體管路 控制裝置。超低溫閥門的功能與普通閥門基本一 致, 也是用于接通或切斷管路介質(zhì)、調(diào)節(jié)介質(zhì)壓力 和流量。目前, 超低溫閥門有閘閥、截止閥、止回 閥、球閥、蝶閥及節(jié)流閥等類型, 主要用于氣體的 液化、分離、輸送和貯存等設(shè)備上。使用溫度可達(dá) - 270 ℃以下。

超低溫閥是在深冷的低溫范圍內(nèi)工作的閥門。 對其工作溫度的劃界, 目前尚無統(tǒng)一的規(guī)定。例如 俄羅斯(前蘇聯(lián)) 把在- 272～ - 153 ℃溫度范圍工 作的閥門稱為超低溫閥門。日本液化石油氣管理法 則把工作在低于- 150 ℃的閥門稱為超低溫閥門。 我國目前尚未規(guī)定超低溫閥門的溫度界限。在閥門行業(yè), 趨向以- 100 ℃作為超低溫閥門的工作溫度 上限, 也就是把工作溫度低于- 100 ℃的閥門定為 超低溫度閥門。這是一種按閥門使用材料來進(jìn)行分 界的方法。即當(dāng)工作溫度< 100 ℃時, 閥門的主體 材料選用奧氏體不銹鋼。

超低溫閥門的工作介質(zhì)不僅溫度低, 而且大部 分或有毒, 或易燃易爆, 而且滲透性強(qiáng), 因此決定 了對閥門用材的諸多特殊要求。

(1) 良好的耐低溫性 超低溫閥不僅要求在設(shè)定的溫度下能正常工 作, 同時也要保證在常溫下的工作性能。因此, 所 選材料既要滿足常溫力學(xué)性能, 又要符合使用溫度 下對力學(xué)性能的要求。尤其要求材料在超低溫下應(yīng) 具有足夠的韌性以防止低應(yīng)力下的脆性斷裂。同時 要求材料組織穩(wěn)定, 保證在使用過程中不會因相變 而引起尺寸變化, 最終導(dǎo)致閥門密封失效。

(2) 與介質(zhì)相容性 超低溫閥門用材應(yīng)與工作介質(zhì)相容, 即對介質(zhì) 具有足夠的化學(xué)抵抗力, 保證閥門在使用期限內(nèi), 與介質(zhì)相接觸材料的化學(xué)及物理性質(zhì)不會發(fā)生顯著 變化。同時, 閥門用材還應(yīng)符合低溫介質(zhì)防爆性的相容條件。

(3) 低的熱導(dǎo)率 由于超低溫閥的工作溫度很低, 為降低傳熱, 控制熱漏, 閥門除采用特殊結(jié)構(gòu)(設(shè)置絕熱裝置) 外, 還應(yīng)選用熱導(dǎo)率相對低的材料, 以減少熱損 失。

(4) 良好的焊接性能 鍛焊結(jié)構(gòu)的閥體材料或?qū)高B接的閥門主體材 料, 應(yīng)考慮材料的焊接性能和在使用溫度下焊縫的 可靠性。需熔敷特殊合金(如Co - Cr - W 硬質(zhì)合 金) 的密封面時, 還應(yīng)考慮材料本身堆焊(噴焊) 的可行性。

經(jīng)過分析, 具有面心立方晶格的銅、鋁合金和 奧氏體不銹鋼等材料, 因沒有低溫脆性現(xiàn)象, 故可 作為超低溫閥門用材。雖然銅、鋁合金各有一定的優(yōu)點(diǎn), 但因強(qiáng)度低, 一般只用于低壓及小口徑閥 門。而9 %鎳鋼雖然可用于- 196 ℃工況中, 但由 于工藝復(fù)雜, 一般很少選用。只有奧氏體不銹鋼適 宜作為各種規(guī)格、不同壓力等級的超低溫閥門用 材。

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