上海申弘阀门有限公司
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一、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析产品概述:
低温截止阀 温度范围 -46℃- +200℃ -100℃- +200℃ -196℃-200℃ -230℃- +200℃低温截止阀适用于低温液体贮运设备的管理系统，具有开关灵活、密封可靠的特点，也可用于其他低温和深冷介质的管理系统.
低温截止阀通常指工作温度低于 -110℃ 的截止阀门，广泛应用于液化天然气，液化石油气体和其它低温行业。目前可制造适用温度达 -196℃ 的低温截止阀，全部零件采用液氮进行低温预处理，避免使用过程中密封变形泄露。低温截止阀是一种工作在低温气氢或液氢介质中，用来接通或切断管路介质的装置。针对在使用过程中出现阀门无法动作的问题，进行了故障分析，通过改进结构，使阀门正常运行于试验系统中。
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析
1.结构组成
低温截止阀由阀体、阀瓣、阀杆和汽缸等组成。阀体、阀盖和阀杆等均采用不锈钢，阀瓣采用铜。上下两段阀杆中间用环氧酚醛层压玻璃钢布板实现绝热，法兰密封面采用铝垫片，填料使用聚四氟乙烯，汽缸使用双特密封，以减小摩擦力，阀门整体采用聚氨酯发泡保温。
2.材料选用
低温截止阀用垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性，因此一般选择性能变化小的垫片材料。如浸渍聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件填料，而玻璃钢由于导热系数很小，大多用作热桥元件。
3.密封结构
在关闭件设计时，阀座采用较硬的材料不锈钢，阀瓣采用较软的材料铜，当低温下奥氏体发生相变时，密封面高低不平，软材料在操作力的作用下产生形变而使其与阀座贴合紧密，补偿由于热应力和组织应力引起的材料变形，解决了高压低温工况下的密封性问题。
4.绝热结构
为较好地实现低温截止阀的绝热，将阀盖设计成细长结构，加长热桥，防止因填料函部分过冷而使处在填料函部位的阀杆以及阀盖上部的零件结霜，影响使用。采用隔热垫（材料为环氧酚醛层压玻璃钢布）将阀杆分为上、下两部分，减小热流，实现绝热。阀门整体采用外绝热形式，使用聚氨脂发泡保温，保温层厚200mm。
5.故障分析
低温截止阀应用于试验系统后，出现了无法动作的故障。在对该阀解体后发现，阀杆与阀盖出现了咬合，阀杆表面的中心线对称位置处有两处较深的划痕，与之相配的阀盖下法兰相应位置上也有两处划痕。经过分析，引起故障的原因有两方面。
（1）存储期
阀门存放期间水平放置并处于开启状态，阀杆与阀瓣形成悬臂梁结构，悬臂长147mm，悬臂重4.8kg。由于重力作用引起下阀杆弯曲，使得下阀杆和阀盖法兰孔同轴度偏差增大。原设计中同轴度zui大偏差为0.1mm，拆除后实测同轴度偏差约为0.4mm。由于两零件材料均为OCr18Ni9不锈钢，低温下无法进行润滑，动作时由于同轴度偏差大产生咬合现象。
（2）加工期
经检查，阀盖上的销钉槽没有按图纸加工。将图纸中的方形槽加工成圆弧形槽，影响了销钉和销钉槽的正常配合，下阀杆承受侧向力，从而导致下阀杆和阀盖产生干涉。
6.DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析改进措施
（1）阀杆与阀盖配合部分
在下阀杆?1mm处压入一个H62铜套，不锈钢OCr18Ni9硬度160HB，黄铜H62硬度56HB，采用这种方式可避免同种材料直接接触而产生咬合现象。将阀盖下法兰孔?1mm加工至?7mm，与下阀杆相应处采用间隙配合，既保证了配合件具有较小的动摩擦力，又起到了导向作用。
（2）阀杆防转装置销钉和销钉槽配合的作用是避免阀杆旋转。由于该阀的阀瓣、阀杆、汽缸和活塞等为回转体，其阀杆是否旋转对其密封和启闭性能不会产生影响。为了避免由于销钉和销钉槽配合不当而使下阀杆承受侧向力，取消了销钉。
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析低温截止阀的选用原则
1、高温、高压介质的管路或装置上宜选用截止阀。如火电厂、核电站，石油化工系统的高温、高压管路上。
2、管路上对流阻要求不严的管路上。即对压力损失考虑不大的地方。
3、小型阀门可选用针阀、仪表阀、取样阀、压力计阀等。
4、有流量调节或压力调节，但对调节精度要求不高，而且管路直径又比较小，如公称通经≤50mm 的管路上，宜选用。
5、合成工业生产中的小化肥和大化肥宜选用公称压力PN160 公称压力16MPa 或PN320 公称压力32MPa 的高压角式截止阀或高压角式节流阀。
6、氧化铝拜耳法生产中的脱硅车间、易结焦的管路上，易选用阀体分开式、阀座可去处的、硬质合金密封副的直流式截止阀或直流式节流阀。
7、城市建设中的供水、供热工程上，公称通经较小的管路，可选用截止、平衡阀或柱塞阀，如公称通经小于150mm的管路上。
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析
低温截止阀，该类产品明显的优点是： 在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的摩擦力比闸阀小，因而耐磨。 开启高度一般仅为阀座通道直径的1/4，因此比闸阀小的多。 通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修。 公称压力或压力级：PN1.0-16.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公称通径或口径：DN10～500、NPS 1/2 ～36" 连接方式：法兰、对焊、螺纹等适用温度：-196℃～700℃ 驱动方式：手动、伞齿轮传动、气动、电动、液动、气液联动、电液联动阀体材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。选用不同的材质，可分别适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多种介质。低温截止阀主要是指介质使用温度在-196~-150度的低温液态介质系统中的截止阀。低温阀门，特别是超低温阀门，其工作温度极低。在设计这类阀门时，除了应遵循一般阀门的设计原则外，还有一些特殊的要求。
一、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析低温截止阀的设计要求:根据使用条件，低温阀的设计有下列要求：
1) 阀门在低温介质及周围环境温度下应具有长时间工作的能力。
2) 阀门不应成为低温系统的一个显着热源。这是因为热量的流入除降低热效率外，如流入过多，还会使内部流体急速蒸发，产生异常升压，造成危险。
3) 低温介质不应对手轮操作及填料密封性能产生有害的影响。
4) 直接与低温介质接触的截止阀组合件应具有防爆和防火结构。
5) 在低温下工作的截止阀组合件无法润滑，所以需要采取结构措施，以防止摩擦件擦伤。
二、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析低温截止阀的材料选用
1、低温截止阀主体材料(1) 主体材料选用应考虑的因素从金相考虑，金属材料中除了具有面心立方晶格的奥氏体钢、铜、铝等以外，一般的钢材在低温状态下会出现低温脆性，从而降低阀门的强度和使用寿命。
2、选择主体材料时首先要选用适合于低温下工作的材料。铝在低温下不会出现低温脆性，但因铝及铝合金的硬度不高，铝密封面的耐磨、耐擦伤性能差，所以在低温截止阀中的使用有一定的限制，仅在低压和小口径阀门中选用。
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析特点：
1、产品的设计制造符合美国国家标准ANSI B16.34，英国BS1873等标准要求
2、阀体外型为桶形或流线形，造型美观，流道形状为直通式，流体阻力小。
3、关闭件（阀瓣）与阀座密封面采用锥面密封，关闭力小，耐冲刷，密封可靠。
4、阀座可为更换式阀座，可任意组合与关闭件密封面材料的配对，以满足工况要求，延长使用寿命。
5、大口径、高压力截止阀根据关闭力的需要阀杆的传动方式采用升降式，并配有滚动轴承式采用撞击式手轮以减轻关闭力。
6、主体材料，内件材料、填料、垫片、紧固件的材料可按用户要求或实际工况条件合理组合。
二、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析主要选用材料表：
零件名称 | 阀体、阀盖 | 阀杆、阀瓣 | 填料 | 支架 |
材料 | A352-LCB | A182-F304 | 聚四氟乙烯 | A216-WCB |
三、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析主要性能范围：
型号 | 压力级 | 常温试验压力Ps（MPa） | 低温密 | 工作温度及适用介质 | ||||
壳体 | 密封（气） | 上密封 | ||||||
DJ40Y-150（Lb） | 150 | 3.0 | 0.6 | 2.2 | 0.6 | -46℃氨、液氮丙烷 | -101℃乙烯二氧化碳 | -196℃；甲烷液化天然气 |
DJ40Y-300（Lb） | 300 | 7.5 | 0.6 | 5.5 | 1.0 | |||
DJ40Y-600（Lb） | 600 | 15 | 0.6 | 11 | 1.0 | |||
四、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析执行标准：
设计与制造：JB/T7749-95
结构长度：GB/T12221-89
连接端：GB/T9113-2000，HG20592-97，SH3406-96GB/T12224-89
检验与试验：JB/T7749-95
五、DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析性能参数：
型号 | DJ41Y-16 | DJ41Y-16P | DJ41Y-25 | DJ41Y-25P | DJ41Y-40 | DJ41Y-40P | |
工作压力（MPa） | 1.6 | 2.5 | 4.0 | ||||
适用温度（℃） | -45 | -101 | -196 | ||||
适用介质 | 液化天然气、乙烯、丙烯等低温介质 | ||||||
材料 | 阀体、阀盖 | LCB | LC3 | LCB | LC3 | LCB | LC3 |
阀瓣、阀座 | 铬镍钢＋钴铬钨 | ||||||
阀杆 | 铬镍钢 | ||||||
执行标准
| 设计与制造 | 结构长度 | 法兰尺寸 | 对焊连接尺寸 | 压力-温度 | 试验-检验 |
| ASNI BI634、BSI873 | ANSIB16.10 | ANSIBI6.5 | ANSIB16.25 | ANSIB16.34 | API598 |
压力测试
| 公称压力（Lb） | 强度试验 | 水密封试验 | 气密封试验 | |||
| MPa | Lbf/in2 | MPa | Lbf/in2 | MPa | Lbf/in2 | |
| 150 | 3.1 | 450 | 2.2 | 315 | 0.5-0.7 | 60-100 |
| 300 | 7.8 | 1125 | 5.6 | 815 | ||
| 600 | 15.3 | 2225 | 11.2 | 1630 | ||
| 900 | 23.1 | 3350 | 16.8 | 2440 | ||
| 1500 | 38.4 | 5575 | 28.1 | 4080 | ||
| 2500 | 64.6 | 9367 | 47.4 | 6873 | ||
零部件材料
| 体、盖、瓣 | 阀杆 | 密封面 | 垫片（环） | 填料 | 工作温度 | 适用介质 |
| WCB | 2Cr13 | 13Cr STL 本体材料 PTFE 尼龙 | 增强柔性石墨 13Cr/柔性石墨 SFB-2 08软刚 F304 F316 F304L F316L | 柔性石墨 增强柔性石墨 SFB/260 SFP260 PTFE | ≤425 | 水、蒸汽、油品 |
| WC1 | 38CrMoAI 25Cr2Mov | ≤450 | ||||
| WC6 | ≤540 | |||||
| WC9 | ≤570 | |||||
| C5C12 | ≤540 | |||||
| CF8 | F304 | ≤600 | 硝酸、醋酸、尿素 | |||
| CF3 | F316 | |||||
| CF8M | F304L | |||||
| CF3M | F316L |
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析150LB外形连接尺寸
| 磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
| 150Lb | 1/2m | mm | 108 | 89 | 60.5 | 35 | 12 | 4-15 | 125 | 169 |
| in | 4.25 | 3.5 | 2.38 | 1.38 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 6.65 | ||
| 3/4m | mm | 117 | 98 | 70 | 43 | 12 | 4-15 | 125 | 180 | |
| in | 4.61 | 3.86 | 2.76 | 1.69 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 7.08 | ||
| 1m | mm | 127 | 108 | 79.5 | 51 | 12 | 4-15 | 125 | 190 | |
| in | 5 | 4.25 | 3.13 | 2 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 7.48 | ||
| 1 1/2m | mm | 165 | 127 | 98.5 | 73 | 14.3 | 4-16 | 180 | 347 | |
| in | 6.5 | 5 | 3.88 | 2.87 | 0.56 | 4-0.62 | 7.09 | 13.66 | ||
| 2m | mm | 203 | 152 | 120.5 | 92 | 15.9 | 4-19 | 180 | 356 | |
| in | 8.00 | 6.00 | 4.75 | 3.62 | 0.625 | 4-0.75 | 7.09 | 14 | ||
| 2 1/2m | mm | 216 | 178 | 139.5 | 105 | 17.5 | 4-19 | 240 | 381 | |
| in | 8.5 | 7 | 5.50 | 4.12 | 0.69 | 4-0.75 | 9.45 | 15.00 | ||
| 3m | mm | 241 | 190 | 152.4 | 127 | 19.1 | 4-19 | 280 | 13 | |
| in | 9.5 | 7.50 | 6 | 5 | 0.75 | 4-0.75 | 11.02 | 16.25 | ||
| 4m | mm | 292 | 229 | 190.5 | 157 | 24 | 8-19 | 280 | 500 | |
| in | 11.50 | 9.00 | 7.5 | 6.19 | 0.94 | 8-0.75 | 11.02 | 19.68 | ||
| 6m | mm | 406 | 279 | 241.5 | 216 | 25.4 | 8-22 | 360 | 656 | |
| in | 16 | 11.0 | 9.50 | 8.5 | 1.00 | 8-0.88 | 14.17 | 22.25 | ||
| 8m | mm | 495 | 343 | 298.5 | 270 | 29 | 8-22 | 450 | 660 | |
| in | 19.5 | 13.5 | 11.75 | 10.62 | 1.12 | 8-0.88 | 17.75 | 26.00 | ||
300LB外形连接尺寸
| 磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
| 300Lb | 1/2m | mm | 152 | 95 | 66.5 | 35 | 15 | 4-15 | 125 | 190 |
| in | 5.98 | 3.74 | 2.62 | 1.38 | 0,95 | 4-0.59 | 4.92 | 7.48 | ||
| 3/4m | mm | 178 | 117 | 82.5 | 43 | 16 | 4-19 | 125 | 212 | |
| in | 7 | 4.61 | 3.25 | 1.69 | 0.62 | 4-0.75 | 4.92 | 8.35 | ||
| 1m | mm | 203 | 124 | 89 | 51 | 18 | 4-19 | 160 | 231 | |
| in | 8 | 4.9 | 3.50 | 2 | 0.71 | 4-0.75 | 6.2 | 9.1 | ||
| 1 1/2m | mm | 229 | 156 | 114.5 | 73 | 20.7 | 4-22 | 200 | 391 | |
| in | 9 | 6.12 | 4.51 | 2.87 | 0.81 | 4-0.87 | 8 | 15.43 | ||
| 2m | mm | 267 | 165 | 127 | 92 | 22 | 8-19 | 200 | 406 | |
| in | 10.5 | 6.5 | 5 | 3.62 | 0.88 | 8-0.75 | 7.87 | 16.00 | ||
| 2 1/2m | mm | 292 | 190 | 149 | 105 | 25 | 8-22 | 240 | 457 | |
| in | 11.5 | 7.50 | 5.88 | 4.12 | 1.00 | 8-0.88 | 9.45 | 18.00 | ||
| 3m | mm | 318 | 210 | 168.5 | 127 | 29 | 8-22 | 280 | 470 | |
| in | 12.50 | 8.25 | 6.62 | 5 | 1.12 | 8-0.88 | 11.02 | 18.50 | ||
| 4m | mm | 356 | 254 | 200 | 157 | 32 | 8-22 | 320 | 590 | |
| in | 14.00 | 10.00 | 7.88 | 6.19 | 1.25 | 8-0.88 | 11.60 | 23.23 | ||
| 6m | mm | 444 | 318 | 270 | 216 | 37 | 12-22 | 500 | 711 | |
| in | 17.50 | 12.50 | 10.62 | 8.5 | 1.44 | 12-0.88 | 19.68 | 28.00 | ||
| 8m | mm | 559 | 381 | 330 | 270 | 41 | 12-25 | 500 | 750 | |
| in | 22.0 | 15 | 13.00 | 10.62 | 1.62 | 12-100 | 19.68 | 29.50 | ||
600LB外形连接尺寸
| 磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
| 600Lb | 1/2m | mm | 165 | 95 | 66.5 | 35 | 15 | 4-15 | 160 | 285 |
| in | 6.5 | 3.74 | 2.62 | 1.38 | 0,95 | 4-0.59 | 6.2 | 11.22 | ||
| 3/4m | mm | 190 | 117.5 | 82.5 | 43 | 16 | 4-19 | 160 | 285 | |
| in | 7.48 | 4.61 | 3.25 | 1.69 | 0.62 | 4-0.75 | 6.2 | 11.22 | ||
| 1m | mm | 216 | 124 | 89 | 51 | 18 | 4-19 | 160 | 313 | |
| in | 8.5 | 4.9 | 3.50 | 2 | 0.71 | 4-0.75 | 6.2 | 12.32 | ||
| 1 1/2m | mm | 241 | 156 | 114.5 | 73 | 23 | 4-22 | 240 | 365 | |
| in | 9.5 | 6.12 | 4.51 | 2.87 | 0.91 | 4-0.87 | 9.45 | 14.17 | ||
| 2m | mm | 292 | 165 | 127 | 92 | 25 | 8-19 | 240 | 444 | |
| in | 11.50 | 6.5 | 5 | 3.62 | 1.00 | 8-0.75 | 9.45 | 17.50 | ||
| 2 1/2m | mm | 330 | 190 | 149 | 105 | 29 | 8-22 | 240 | 483 | |
| in | 13 | 7.50 | 5.88 | 4.12 | 1.12 | 8-0.88 | 9.45 | 19 | ||
| 3m | mm | 356 | 210 | 168 | 127 | 32 | 8-22 | 280 | 533 | |
| in | 14.00 | 8.25 | 6.62 | 5 | 1.25 | 8-0.88 | 11.02 | 21 | ||
| 4m | mm | 4.06 | 273 | 216 | 157 | 38.1 | 8-25 | 360 | 622 | |
| in | 16.00 | 10.75 | 8.5 | 6.19 | 1.5 | 8-1.00 | 14.17 | 24.50 | ||
| 6m | mm | 495 | 356 | 292 | 216 | 47.7 | 12-29 | 500 | 800 | |
| in | 19.50 | 14 | 11.5 | 8.5 | 1.88 | 12-1.14 | 19.68 | 31.50 | ||
| 8m | mm | 597 | 419 | 349 | 270 | 55.6 | 12-32 | 550 | 927 | |
| in | 23.50 | 16.5 | 13.75 | 10.62 | 2.19 | 12-1.25 | 21.65 | 36.50 | ||
对所生产的低温阀门制定了严格的制造工艺和采用专用设备，对零件的加工进行严格的质量控制。经特殊的低温处理，将粗加工的零件置于冷却介质中数小时（2-6小时），以释放应力，确保材料的低温性能，保证精加工尺寸，以防阀门在低温工况时，因温度变化造成变形而导致的泄漏。阀门的装配与普通阀门也不同，零件需经过严格的清洗，除去任何油污，以保证使用性能。
DJ41W美标磅级法兰式低温截止阀选型分析低温阀门检验
低温阀门除常温和低温试验外 , 还应进行如下检验
1,超低温阀门的主要零件都应进行深冷处理 （如何深冷处理后续我们有机会再讲，下图即为阀门的深冷处理）。
2, 主要零件及焊缝都应做低温冲击试验 , 以保证阀门在低温工况时不脆裂 ;
3, 阀门必须进行常温试验 , 先进行1.5 倍公称压力水压强度试验 , 再进行 1.1 倍公称压力密封试验 ;
4, 水压试验后阀门必须清除水分 , 无油脂 , 并保持干燥 ;
5, 每批低温阀门都应按一定的比例抽样进行低温试验 , 低温试验必须在经 1.5 倍的水 压强度试验之后进行 ;
6 ,阀门低温试验后，应防止空气进入阀门中；
7, 阀门低温试验后 , 应自然升温或用风扇吹风 , 严禁用加热等方法加速阀门升温 ；
8 ,阀门低温试验自然升温后 , 将阀门紧固件再次上紧；
9, 阀门入库时 , 一定要检查阀门开关 , 确保阀门处于合理状态 ;
10,阀门储存和运输过程中 , 应注意不锈钢类与碳钢类阀门分开 , 且做好防尘 、 防水 、防油和防碰伤 ;
11 ,阀门的流向 、 泄压方向和铭牌等 ,应按照设计单位要求进行检査。
