一、超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理深冷處理的意義
閥門(mén)在低溫下變形會(huì)影響閥門(mén)密封性能,對(duì)于可逆性的變形, 一般是通過(guò)改善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)解決。防止*變形的辦法是選擇穩(wěn)定性高的材料, 以便在使用中不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變, 從而減少變形。由于低溫材料供應(yīng)有問(wèn)題, 我們選用較為普通的∃ Δ 一Δ 型不銹鋼, 并通過(guò)深冷處理, 使其馬氏體轉(zhuǎn)變和變形充分進(jìn)行, 然后通過(guò)精加工修整, 使零件在應(yīng)用中保持組織和尺寸上的相對(duì)穩(wěn)定性。
超低溫閘閥與超低溫截止閥深冷處理深冷處理的溫度界限
究竟哪一個(gè)溫度級(jí)的低溫閥門(mén)要做深冷處理, 至今沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。試驗(yàn)中我們選了三個(gè)批號(hào)的≅ Κ 9 ∃ Δ Μ 5Ι Ν 5鋼, 做成尺寸為必/ + ∀的閘板模擬試樣, 經(jīng)固熔化處理, 并精研后,用圖∃ 所示的深冷恒溫裝置, 分別在保持∀ ! / 小時(shí), 材料的化學(xué)成份如表∃ , 深冷處理的變形如表∀∃ Δ 一Δ 型不銹鋼, 由于不同批號(hào)
間成份上的差異, 其變形和馬氏體的轉(zhuǎn)變也不同, 有些批號(hào)即使冷卻到會(huì)發(fā)生馬氏體相變, 在本試驗(yàn)中也可以看出,在不發(fā)生馬氏體相變的試樣上, 僅由于冷縮不均造成的熱應(yīng)力, 也會(huì)引起畸變, 甚至是較大
的畸變, 僅從這一點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行深冷處理也是十分必要的深冷介質(zhì)和保冷時(shí)間在奧氏體不銹鋼的馬氏體變中,起主導(dǎo)作用的是溫度轉(zhuǎn)變, 其轉(zhuǎn)變量隨過(guò)冷度加大而增多因此, 為了確保使用時(shí)組織和尺寸的穩(wěn)定, 深冷介質(zhì)的溫度, 必須低于閥門(mén)的使用溫度。對(duì)使用溫度為一∗+ , “ & 的閥門(mén), 深冷介質(zhì)以選液氮為宜。從變溫馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)來(lái)看, 過(guò)長(zhǎng)的保冷時(shí)間是不必要的以∗ # 閥板模擬試樣為例, 經(jīng)∗ ∗ , 口− 固熔化
處理后, 兩表面精研平, 光潔度為. !/ , 分別在掖氮和液氧中保持不同時(shí)間, 用, ∃ , ,∗ 拼測(cè)微計(jì)測(cè)量研磨表面的平度, 并在金相顯微鏡下測(cè)馬氏體的轉(zhuǎn)變量, 其結(jié)果如表0 所示表0 中數(shù)據(jù)表明, 深冷保持時(shí)間由0, 分鐘延長(zhǎng)至1, 小時(shí), 對(duì)試樣的馬氏體轉(zhuǎn)變量和變形量均無(wú)明顯影響, 這也表明了, 在∗ + 一+ 型不銹
鋼中,一變溫馬氏體轉(zhuǎn)變是起主導(dǎo)作用的, 因此我們初步確定, 對(duì)于2 3% , 以下的低溫閘閥和截止閥零件, 其深冷處理時(shí)間, 以按工件浸入液氮待蒸發(fā)過(guò)程結(jié)束后保冷一小時(shí)即可。深冷處理的次數(shù)我們用上述試件做了九組試樣, 分別在液氮和液氧中進(jìn)行不同次數(shù)的深冷試驗(yàn), 其結(jié)果 增加深冷處理的次后, 其變形量幾乎都微不可測(cè), 即使一次變形量多達(dá)%, 一+, 拼的截止閥閥瓣也不例外, 以上試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明, 深冷一次即可滿(mǎn)足需要。的測(cè)微計(jì)測(cè)量密封表面的不平度, 發(fā)現(xiàn)所有零件都產(chǎn)生不同程度的變形, 現(xiàn)選擇有代表性的
ΥΒΑ 于表Φ 。2 ΑΦ ） ς 一! / / Ω 2 3 4 ,
閥瓣深冷處理
后產(chǎn)生翹曲變形如圖∀ 所示, 這種變形的原因主要有Τ ∃ 馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨脹和組織應(yīng)力引起的變形Τ 未經(jīng)加工變形∗ + 一+ 型奧氏體不銹鋼零件當(dāng)冷至7 Ε 點(diǎn)以下或在某一溫度范圍內(nèi)保溫, 都會(huì)產(chǎn)生不可逆性的馬氏體轉(zhuǎn)變。圖0是在室溫下奧氏體和馬氏體的比容隨含碳量的助。日幻三 玉切 、閥門(mén)零件低溫變形的原因上述試驗(yàn)表明, 用− ∋ 一（） 奧氏體不銹鋼制低溫閥零件, 在低溫下會(huì)發(fā)生變形, 如將密封零件5 Β − ∋ ∗ + （ ） 3 Ξ ） 表面堆焊− 。一− ∋ 一Ψ 硬質(zhì)合金6 經(jīng)精研后在液氮中浸泡4 小時(shí), 用,∀
! 由溫度應(yīng)力引起彈性和塑性畸變, 在深冷過(guò)程中, 由于零件各部分的溫度差, 或由于不同組織間某些物理性能的差異, 引起收縮不均, 產(chǎn)生了溫度應(yīng)力, 當(dāng)應(yīng)力低于材料的屈服極*, 使零件產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲, 這種變形在閥門(mén)生產(chǎn)中也是常見(jiàn)的試驗(yàn)過(guò)程8 將閘閥??# % &∋ 一&（ （ ）9 的閥體及密封零件全在液氮中浸泡+ 小時(shí), 然后把閘板閥瓣重新研平, 至光潔度: &（ , 裝置后, 按圖所示用% ; ∗ < − 。= “ 的氫氣在室溫和低溫下進(jìn)行密封性試驗(yàn), 試驗(yàn)前要先通氫氣排出管路中的空氣, 否則在冷卻時(shí)易造成管路堵塞, 使試驗(yàn)無(wú)效。試驗(yàn)時(shí)用倒置量筒測(cè)泄漏量, 對(duì)閘閥和截止閥用測(cè)力扳手測(cè)定關(guān)閉力矩, 其結(jié)果列于表> 。通過(guò)上述試驗(yàn), 兩種閥門(mén)在低溫下的密封性能均比室溫有所降低, 但當(dāng)溫度恢復(fù)至常溫后, 閥門(mén)的密封性能也得到恢復(fù), 說(shuō)明低溫下, 由于零件冷縮不均引起的彈性扭曲變形也是閥門(mén)低溫泄漏的重要原因之一。止回閥?? # ? % &∋ 一&（ ≅ Α · # ∗ +≅ 9 的密封性能試驗(yàn)更充分地說(shuō)明了這一事實(shí), 止回閥體原和。截止閥體??# ∃一%& ∋ 一&（ ,） 9 通用, 在室溫試壓時(shí), 密封性良好, 但當(dāng)溫度降至一&Β% , Χ 時(shí),漏氣卻異常劇烈, 以至無(wú)法計(jì)量, 當(dāng)把閥門(mén)從液氮中取出, 溫度回升到零度附近時(shí), 密封性又恢復(fù), 再次浸人液氮時(shí), 泄漏量為% ≅ ≅ Χ 。− 分,如此循環(huán)多次, 低溫泄漏量不再減少, 但每次回升到零度以上, 閥門(mén)依然保持無(wú)泄漏。后改用直筒式閥體, 而其他試驗(yàn)條件和原來(lái)*相同, 由于閥體形狀簡(jiǎn)單, 結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng), 壁厚均勻, 在低溫下收縮也均勻, 所以在一&Β % ,Χ 時(shí)試壓, 泄漏量在& &。Χ − 分以下。另外, 在低溫下截止閥、閘閥還可以靠加大力矩, 以克服零件的可逆性扭曲變形, 達(dá)到密封
初步結(jié)論
通過(guò)上述各種試驗(yàn), 我們認(rèn)為, 用&Δ 一Δ 型不銹鋼制的下列閥門(mén)零件應(yīng)做深冷處理89 用于任何低溫的閥體和止回閥的密封閥的密封元件??閘閥和截止閥的密封件, 當(dāng)用經(jīng)驗(yàn)公式Ρ略Σ 初步計(jì)算其材料的 點(diǎn)超過(guò)或接近使用溫度時(shí)。深冷處理在液氮中浸泡一次, 保冷時(shí)間為一小時(shí)零件的結(jié)構(gòu)形式對(duì)低溫變形非常敏
感, 因此對(duì)于低溫閥門(mén)要十分重視結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)
參考資料
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