כיצד לבחור שסתום שער בסביבה בטמפרטורה נמוכה?

הבחירה שלשסתומי שערעבור סביבות בטמפרטורה נמוכה יש לשקול באופן מקיף משלושה היבטים: קשיחות החומר, ביצועי איטום ועיצוב מבני, כדלקמן:

קשיחות חומר: הליבה של אי-שבריריות בטמפרטורה נמוכה

בסביבות של טמפרטורות נמוכות, חומרים נוטים לאבד את הקשיחות שלהם עקב "התפרקות בטמפרטורה נמוכה", מה שמוביל לסדיקה של שסתומי שער. בעת הבחירה, יש לתת עדיפות לחומרים בעלי קשיחות מעולה בטמפרטורה נמוכה:

פלדת פחמן/פלדת סגסוגת נמוכה: מתאים לתרחישי טמפרטורות בינוניות ונמוכות הנעות בין -20 ℃ ל-40 ℃, כגון פלדת מכלי לחץ בטמפרטורה נמוכה 16MnDR, עם קשיחות פגיעה (Ak) של ≥ 27J ב-40 ℃, שיכולה לעמוד בדרישות תעשייתיות כלליות.

פלדת אל חלד: מתאימה לתרחישי טמפרטורות נמוכות עמוקות מתחת ל-196 ℃ (נקודת רתיחה של חנקן נוזלי), כגון נירוסטה 304 (שמירה על קשיחות ב-196 ℃) ו-316 נירוסטה (עמידות טובה יותר בפני קורוזיה, מתאימה למדיה רטובה או קורוזיבית בטמפרטורה נמוכה).

סגסוגות מבוססות ניקל, כגון סגסוגת Monel (סגסוגת Ni Cu) וסגסוגת ניקל Inconel (סגסוגת Ni Cr Fe), מתאימות לטמפרטורות נמוכות במיוחד (-253 ℃, תנאי עבודה של מימן נוזלי) ולסביבות קורוזיביות חזקות, ללא סיכון להתפרקות בטמפרטורות נמוכות.

ביצועי איטום: ערובה לאפס דליפה

ביצועי האיטום של טמפרטורה נמוכהשסתומי שערמשפיע ישירות על בטיחות המערכת, ויש לבחור את צורת האיטום בהתאם לתנאי העבודה:

איטום מתכת: מתכת מצופה בנחושת, אלומיניום או גרפיט גמיש, מתאימה למדיה בלחץ גבוה, בטוהר גבוה ובטמפרטורה נמוכה (כגון חמצן נוזלי), עם אמינות אטימה גבוהה אך דרישות דיוק עיבוד גבוהות.

איטום לא מתכתי: פוליטרפלואורואתילן (PTFE, עמידות בטמפרטורה -200 ℃ ~ 260 ℃), PTFE שונה במילוי (התנגדות ללבוש משופרת), מתאים לתרחישי לחץ בינוני ונמוך; גרפיט גמיש (התנגדות לטמפרטורה -200 ℃ ~ 1650 ℃), עם עמידות בטמפרטורה נמוכה וגבוהה, מתאים לתנאי עבודה מתחלפים בטמפרטורה גבוהה ונמוכה.

איטום מפוח: מפוח מתכת (כגון מפוח נירוסטה 316) יכול להשיג "אפס דליפה" והוא מתאים למדיה רעילה מאוד, דליקת ובטמפרטורות נמוכות (כגון כלור נוזלי), תוך הימנעות ממגע ישיר בין גזע השסתום לתווך, הארכת חיי השירות.

עיצוב מבני: אופטימיזציה להתאמה לתנאי הפעלה בטמפרטורה נמוכה

טמפרטורה נמוכהשסתומי שערצריך להפחית אובדן קור ולהימנע מריכוז מתח באמצעות אופטימיזציה מבנית:

מבנה צוואר ארוך: גזע השסתום מאמץ עיצוב צוואר ארוך (בדרך כלל אורך 100-300 מ"מ), שיכול לחסום את העברת האנרגיה הקרה מגוף השסתום לקצה ההפעלה, למנוע מהמפעילים כוויות קור ולהפחית את העברת החום החיצוני למדיה בטמפרטורה נמוכה (הימנעות מגיזה בינונית ולחץ יתר).

מניעת כפור ובידוד: ניתן להתקין שכבת בידוד (כגון קצף פוליאוריטן או צמר סלעים) בצד החיצוני של גוף השסתום כדי להפחית את אובדן כושר הקירור; חלק משסתומי השער מתוכננים עם "חורי נשימה" כדי לפרוק בבטחה עקבות דליפות של חומרי הדפסה בטמפרטורה נמוכה ולמנוע הצטברות כפור באטם גזע השסתומים.

עיצוב נגד פטיש מים: ליבת השסתום והמושב מאמצים עיצוב יעיל כדי להפחית את פטיש המים הנגרמים משינויים פתאומיים בקצב הזרימה הבינוני (לגוף השסתום יש עמידות חלשה בפגיעה בטמפרטורות נמוכות, ופטיש מים עלול לגרום לקרע).