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连载24氧气阀门如何选型

2019/11/10 来源:宜宾汽车网

导读

更多自控相干标准、书籍、资料,请关注自控猫氧气阀门如何选型?由于氧气是助燃物质,稍有不慎容易引起爆炸事故。氧气阀门的材质遭到工况的压

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氧气阀门如何选型?

由于氧气是助燃物质,稍有不慎容易引起爆炸事故。氧气阀门的材质遭到工况的压力和流速限制,是为了防止和减少氧气的湍流装击,和避免管道中有颗粒杂质的撞击。

在氧气阀门选型时,应根据阀内流速,充分斟酌摩擦、静电及非金属引燃、可能的污染物(碳素钢表面锈蚀)等因素,严格控制材质选择。

1、设计压力对氧气阀门材质的限制

《氧气站设计规范》(GB 50030-2013 )中关于氧气阀门情势、材质和压力之间的要求以下:

11.0.10 氧气管道的阀门应符合以下规定:

1 设计压力大于0.1Mpa的氧气管道上,不得采取闸阀;

2 设计压力大于或等于1.0Mpa且公称直径大于或等于150mm的氧气管道上的手动阀门,宜设旁通阀;

3 设计压力大于1.0Mpa,公称直径大于或等于150mm的氧气管道上常常操作的阀门,宜采取气动阀门;

4 阀门材料选用应符合表11.0.10的规定。

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《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016)中对氧气阀门材质和压力之间的要求以下:

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自控猫备注:铜合金(copper alloy)以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。镍基合金是指在650~1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。

2、介质流速对氧气阀门材质的限制

《氧气站设计规范》(GB 50030-2013 )中关于氧气阀门材质和流速之间的要求以下:

11.0.8 氧气管道的管径应按以下条件计算肯定:

1 计算流量应采取该管系最低工作压力、最高工作温度时的实际流量;

2 流速应为工作压力下的管内氧气实际流速,氧气管道内的最高流速不得超过表11.0.8的规定。

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《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016)中对氧气阀门材质和流速之间的要求以下:

5.2.5 阀门体内的流速应不高于氧气管道流速的限制,不同材料管道的氧气流速限制按表1的规定。

自控猫备注:其中pV是指压力和速度的乘积。

在氧气流体输送的进程中,氧气在管道系统中活动会发生改变,欧洲工业气体协会(EIGA)制定的标准 IGC Doc 13/12E《Oxygen pipeline and piping Systems》中将氧气工况划分为“撞击场合”和“非撞击场合”。一样在《深度冷冻法生产氧气及相干气体安全技术规程》(GB16912-2008)中也参考了EIGA的划分方式。其定义:使氧气活动方向突然改变或产生漩涡的位置,从而引发氧气中夹带的颗粒对管壁的撞击,这样的位置称为“撞击场合”。“撞击场合”容易产生激发能源,引发燃烧与爆炸,是危险场合,安全控制要求更加严格。氧气阀门就是典型的“撞击场合”。

《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016)中给出流速计算的方法:

5.2.4 按使用管道的工况条件,应采取适当的措施控制阀门流道内的流速,流速应以阀门内实际截面积进行计算。对阀内结构有明显节流的阀门,应以相应开度时,阀前压力下的体积流率与节流口面积作为计算流速的根据,并据此选择阀门内件材质。对阀门出口流速,应以节流后压力下的体积流率及阀门出口面积作为计算流速的根据。

自控猫备注:阀门内部的流速要高于管道的流速,由于截面积产生了变化,所以根据上表1去选择的话,不大好掌控。因此JB/T12955-1026 对阀门的材质和流速之间的关系作出了以下的补充:

5.3.2 当阀门流道内的流速超过表1的范围时,阀体应选用相应压力下的豁免材料,豁免材料对应厚度下的豁免压力见表3。

3、禁油脱脂

根据《氧气用阀门 技术条件》(JB/T 12955-2016) 中对于脱脂处理的定义如下:“用无机非可燃清洗剂、二氯乙烷、三氯乙烯等溶剂或超声波方法去除零件表面油污的处理进程”。

阀体和阀内件在组装前后都应当进行禁油脱脂处理,以避免内腔在制造过程中产生或遗留的铁屑、油脂、灰尘、极小的固体颗粒等。在氧气通过阀门时产生摩擦,引起燃烧或爆炸等危险后果。

4、安装要求

氧气阀门对安装也有一定的要求。

《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》(GB16912-2008)中8.1.6提到:氧气管道的弯头、三通不应与阀门出口直接连接。调理阀组、干管阀门、供一个系统的支管阀门、车间入口阀门,其出口侧的管道宜有长度不小于5倍管道公称直径且不小于1.5m的直管段。

IGC Doc 13/12/E第5.2.1条明确管道的冲击场合包括且又不限于列出的工况,如三通、弯通等。且第5.3.2.3款指出节流阀和工艺控制阀紊流和撞击工况不但在阀门的阀芯阀座中存在,而且会延伸到下游8倍管道公称直径的长度。

可以看出,阀门出口流速变化较快,冲击较为严重,不宜紧接安装弯通、三通,同时宜保证5-8倍的直管段。

5、氧气阀门选型总结

5.1 阀门类型

氧气管道上的阀门应选用氧气专用阀,国内氧气管道上多选用截止阀,普通阀门介质活动方向是下进上出。在氧气工况下,阀门流道与普通阀门有所不同,选择上进下出,以保证阀杆受力良好,且阀芯快速关闭。

5.2 阀体材质

建议在3Mpa以下选用不锈钢;在3Mpa以上选用Inconel 625 或Monel 400 合金钢。

5.3 阀内件材质

常规做氧气阀门内件只有Inconel 和 Monel,但是由于Inconel 625在高温运用场合较Monel K500有优势,故选择以下:

(1) 阀内件选用Inconel 625加表面硬化处理;

(2) 阀杆/套筒材质选用 Inconel X-750 或 Inconel 718;

(3) 阀门尽量不做缩径处理,保持与原有管道同口径;且阀芯阀座不宜做硬质堆焊,由于堆焊时由于工艺水平限制,易产生一定的不安全因素;

(4) 阀门密封环材质选用无油脂模压石墨(含碳量低);

(5) 上阀盖选用双填料,填料选用耐高温无油脂石墨(可耐468℃);

(6)由于氧气在活动中遇到毛刺或凹槽,都会产生高速摩擦,积聚大量热能,如果遇到碳化合物可能发生爆炸,阀门内件表面的光洁度要到达 ISO 8051-1 Sa2的要求。

参考文献:

氧气阀门材质的选择及配管设计的探讨-齐菲

水煤浆气化装置中氧气切断球阀的选型-贾玮,李涛

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