不锈钢低温减压阀深冷处理工艺

【资料简介】

　1不锈钢低温减压阀深冷处理工艺 概述

　　随着乙烯石化工业的发展，低温和超低温阀门的应用越来越广泛这些阀门的质量与材料的选用和处理关系极为密切，因此掌握材料在不同的低温状态下的变化规律，确定材料在不同低温条件下的稳定性，才能保证阀门在低温状态下的良好性能。低温减压阀主要用于液氮、液氮、液氩介质系统上，是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门有调压稳定、密封可靠及耐压等特点。

　　当贮槽需升压时，旋转调节螺杆压缩弹簧，顶开密封元件，液体介质从贮槽底部流出；通过升压阀减压后液体介质在增压器汽化，汽化介质进入贮槽顶部，如此循环达到升压所需设定压力。

　　2 不锈钢低温减压阀深冷处理工艺材料的选用

　　在对低温材料进行选择时，必须首先考虑到以下两个方面的要求。

　　a.材料在使用的低温条件下要有足够的韧性，以防止在低应力下突发脆性断裂。

　　b.低温下材料的组织稳定性，以保证在使用中不会因变形而影响阀门的密封性。

　　具有面立方晶格的A体不锈钢没有冷脆转变临界温度，在低温条件下，仍然保持较高的韧性，如OCr18Ni9和OOCr17Ni12Mo2(304、316L)等奥氏体不锈钢，但这类钢材大部分在室温状态下都处于亚稳定状态，在低温下往往由于M体相变、体积膨胀和应力的作用而引起零件变形，深冷处理就是针对解决这一问题提出的。

　　3 不锈钢低温减压阀深冷处理工艺低温变形及其原因

　　用Cr-Ni奥氏体不锈钢制作的低温阀零件，在低温下会发生变形，有时甚至是严重变形。例如，将密封件(0Cr18Ni9表面堆焊Co-Cr-W合金)精研，使用德捷力深冷处理箱处理后，用测微计测量，呈现不同类型的变形(表1、图1)。

不锈钢低温减压阀深冷处理工艺表1阀门零件在低温下的变形

序号	零件 DN40mm	-196℃深冷 处理t/h	变形方式	不平度/um (平均值)
1	阀座	4	密封面不平	0.38
2	阀瓣	4		50
3	闸门	4		2.4

　　不锈钢低温减压阀深冷处理工艺零件在低温下的变形原因有以下2点。

　　(1)由于马氏体转变和组织应力引起的变形奥氏体不锈钢零件，当冷却至Ms点以下在某一温度范围内长时间保温，即会产生不同逆性的马氏体转变，具有体心正方点阵的马氏体是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。体心立方配位小。致密度低，而部分碳原子规则化排列占据体心立方点阵(1/21/2.0)(0，0，1/2)位置。使晶格沿C轴方向增长，因而马氏体比奥氏体有更大的比容。图2是在室温下，奥氏体和马氏体的比容随含碳量的变化，可见即使含碳量为0.08%的钢，其马氏体的比容比奥氏体的比容约增大4%。在低温下，马氏体中碳原子排列规则度增高，其尺寸效应可能比室温更大，这种局部的体积膨胀，并由膨胀引起的应力都会导致零件变形。

　　(2)由温度应力引起弹性和塑性畸变在深冷过程中，由于零件各部分的温度差或由于不同组织间某些物理性能的差异，引起收缩不均，就产生了温度应力，当应力低于材料的弹性极，就仅使零件产生可逆性的弹性扭曲。当某一部分的温度应力超过了材料的屈服相，零件将发生不可逆转的扭曲变形。实践证明，无论那种原因引起的变形，其对零部件结构形式是非常敏感的，因此对低温阀门要十分注意结构形式的选择和设计。

不锈钢低温减压阀深冷处理工艺主要技术参数：

公称通径DN	10mm～50mm
公称压力PN	2.5Mpa、4.0Mpa
适用介质	液氧、液氮、液氩、液化天然气、液态二氧化碳、液态丙烷等
适用温度	-196℃～+80℃
调压范围	211DE系列	0.1Mpa～0.3Mpa
	212DE系列	0.2Mpa～1.0Mpa
	213DE系列	0.8Mpa～1.6Mpa

不锈钢低温减压阀深冷处理工艺主要零部件材质：

阀体	CF8/CF8M
阀盖	CF8/CF8M
阀瓣	304SS
膜片	304SS
弹簧	60Si2MnA
密封圈	PTFE

不锈钢低温减压阀深冷处理工艺外形连接尺寸：

产品型号		W14B-1LR低温调压阀					重量（Kg）
产品代号	通径DN（mm）	尺寸（mm）
		L	D	Do	H	D
211～213DE10	10	155	14.5	10	150	10	2.8
211～213DE15	15	190	18.5	12	165	15	3.7
211～213DE20	20	200	25.5	14	185	20	5.6
211～213DE25	25	210	28.5	16	190	25	7.8
211～213DE32	32	260	38.5	18	250	32	10.5
211～213DE40	40	260	45.5	20	250	40	12.3

　　注：由于网页版面的原因本文中所有文字、数据、图片均只适用于参考，该阀的性能参数、

　　4 不锈钢低温减压阀深冷处理工艺深冷处理

　　由上述原因引起的变形，都会在使用中影响阀门的密封性。对于可逆的变形，一般是通过改进结构设计来解决，而为了消除性的变形，一种办法是选择那些稳定性较高的材料，以便在应用中不发生马氏体转变，从而减少变形，如用316L材料代替304材料。但由于受成本等因素的制约，通常选用304(OCr18Ni9)不锈钢，并通过深冷处理使马氏体转变和变形得以充分发生。然后，通过精加工，使零件中保持组织和尺寸的相对稳定性。

　　处于室温的奥氏体不锈钢大部分是处在亚稳定状态的，当继续冷却至Ms点温度以下。或在某一温度范围内长期保持都会发生马氏体转变。而在Ms点以上，由于加工变形的作用，也会有马氏体转变。奥氏体不锈钢的马氏体转变过程及其最终产物，主要取决于化学成分。

　　5 不锈钢低温减压阀深冷处理工艺深冷处理

　　通过实践，确定其工艺参数。进行深冷处理的温度界限为-100℃，凡用于-100℃以下，各种类型阀门的阀体、阀盖和密封件需做深冷处理，低温处理的温度应不大于阀门的实际使用温度。深冷时间由30min延长到70h试样的变形量和马氏体转变，均无明显规律性变化，基本表明了短时间内成核并立即长大的特点。为了保证深冷处理充分、均衡，选用2h。当保留时间为2h，深冷处理的次数从1次增加到8次，试样的变形量和马氏体转变量均无明显规律性增多。经反复深冷处理，马氏体的总量在不断增加。

　　密封零件经一次深冷处理并重新研平，经再次深冷处理后，其变形量非常微小，为了同时兼顾到等温马氏体转变的影响，保冷时间选2~3h.对于靠介质压力密封的低温止回阀除经深冷处理外，还要根据试压的具体情况增加深冷次数及延长深冷时间，直至密封性合格。　　当贮槽内介质压力低于设定值时，阀门处于关闭状态；当介质压力高于设定值时，由于介质压力对膜片作用力大于弹簧力，膜片向上运动，带动阀顶升高，直到贮槽内介质压力低于设定值，阀门关闭。

　　对奥氏体不锈钢制造的阀门零件进行深冷处理时，虽然主要是为了解决变温马氏体转变引起的变形问题，但与此同时，也必然伴随着等温马氏体转变。对于那些精度要求很高的止回阀密封件，只要通过增加保冷时间和增加深冷次数及深冷后进行适当的时效处理，也是有效果的。

　　6 不锈钢低温减压阀深冷处理工艺结论

　　用奥氏体不锈钢制作低温阀门的零件，并进行深冷处理后，会有效地解决低温下变形的问题。但是，如果材料选用不当，或者材料的热处理不充分及不适当，将会给低温阀门带来致命的缺陷，其零件无论进行怎样的深冷处理，都不会改变其低温变形的特点，从而难以保证低温阀门产品的密封等性能。因此，制作低温阀门的零件时，须使用在低温条件下有良好韧性的材料，并进行适当的深冷处理，才能保证其性能。