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工艺管道、阀门基础知识培训


吉木乃广汇液化天然气工厂培训课件-9

工艺管道、阀门 基础知识培训

二○一一年十月三十一日

课程内容
一、常用材料基础知识 二、工艺管道基础知识 三、阀门基础知识

一、常用材料基础知识
?材料是构成LNG工厂工艺管道、设备的物质基础,正确使用材料极其重要 ?高温、高压、

低温、易燃、易爆、腐蚀性操作条件,要求设备、管道、 阀门:①连续运转的安全可靠性②足够的机械强度③优良的耐腐蚀性能④ 密封性好⑤高效率和低能耗 ?合理选用材料,可保证设备正常安全运行,完成生产计划,节约材料和 投资,延长设备使用寿命与检修周期。

常用材料性能

?工艺性能(制造)-材料制造中的特性 ?铸造、锻造、焊接和切削加工性能 ?材料制造性能的好坏直接影响制造成本 ?使用性能-使用过程中的特性 ?物理、化学和力学性 ?物理性能是材料所固有的属性,包括密度、 熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等 ?化学性能是指材料抵抗各种化学介质作用的 能力,包括高温抗氧化性、耐腐蚀性等。 ?力学性能:强度、塑性、硬度、冲击韧性、 疲劳

常用材料性能-力学性能
?强度:材料在外力作用下抵抗破坏的能力,破坏对应有两种情况 ?发生较大的塑性变形,在外力去除后不能恢复到原来的形状和尺寸 ?发生断裂 ?强度指标: ?屈服点(σs)-抵抗发生塑性变形的能力,σs越高则越不易发生塑性 变形; ?抗拉强度(σb)-抵抗发生断裂的能力,σb越高则越不易发生断裂 ?塑性:材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力 ?发生较大的塑性变形而不破坏则称材料的塑性好 ?塑性指标有伸长率δ和断面收缩率ψ,值越大,塑性越好 ?对加工和使用意义重要 ?低碳钢塑性较好,可进行压力加工 ?普通铸铁塑性差,不能进行压力加工,能进行铸造 ?材料具有一定的塑性,不致因超载而突然破断,增加使用安全可靠性。

材料常用性能-力学性能
?硬度-金属抵抗比它更硬物体压入其表面的能力 ?硬度试验指标-有布氏硬度和洛氏硬度 ?布氏硬度用HB表示,当压头为钢球时表示为HBS,当压头 为硬质合金球时表示为HBW; ?洛氏硬度用HRA、HRB或HRC表示,常用HRC。 ?冲击韧性-以很快的速度作用于工件上的载荷称为冲击载荷 ?材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性 ?冲击韧性指标-冲击韧性值σk ?σk越大,材料的冲击韧性越好,材料越抗冲击 ?冲击韧性随温度的降低而减小,低于某一温度冲击韧性发生剧 降,材料呈现脆性,该温度称为脆性转变温度 ?对于低温工作的设备来说,其选材应注意韧性是否足够。

材料常用性能-力学性能
?疲劳-许多机械零件,如轴、齿轮、弹簧受到大小不同和方向变化的交变 载荷作用,材料在应力小于其强度极限下,经一定循环次数后,无显著外 观变形却会发生断裂 ?疲劳断裂不产生明显的塑性变形,突然发生,具有很大的危险性,造成 严重事故 ?材料抵抗疲劳能力的指标-疲劳极限σD ?金属材料承受的交变应力σ小于σD时,应力循环到无数次也不会发 生疲劳断裂 ?当σ大于σD时,材料在经过一定循环次数后,将发生疲劳断裂。

金属材料

?由金属元素或以金属元素为主形成的、具有金属特性 的物质称为金属材料 ?铁和以铁为基的合金(黑色金属),如钢、铸铁 和铁合金 ?非铁合金(有色金属),如铜及其合金、铝及其 合金、铅及其合金 ?钢分为非合金钢(碳钢)、低合金钢和合金钢 ?都是铁和碳为主的合金 ?含碳量<2.11%的称为钢 ?大于2.11%的称为铸铁 ?根据钢中是否添加合金元素,把钢分为碳素钢和 合金钢两种。 ?碳钢占全部结构、零件和工具材料90%左右,合金 钢仅占10%

碳素钢 按化学成分 合金钢

低碳钢(含碳量<0.25%) 中碳钢(含碳量0.25%~0.6%) 高碳钢(含碳量>0.6%) 低合金钢(合金元素含量<5%) 中合金钢(合金元素含量5~10%) 高合金钢(合金元素含量>10%)

按质量分类

普通钢 优质钢 高级优质钢

建筑钢

碳素结构钢
结构钢 按用途分类 合金结构钢 弹簧钢 轴承钢 工具钢 特殊性能钢(如不锈钢、耐热钢等)

有色金属 :

按合金成分

纯铜(紫铜) 铜锌合金(黄铜) 铜及其合金 铜锡合金(锡青铜) 无锡青铜(铝青铜) 铝及铝合金 轻金属及合金 钛及钛合金 镁及镁合金 铅、锡及合金 其他有色金属及合金 锌及合金 镍、钴及合金

金属材料-碳钢

?碳素钢-碳钢,牌号用二位数字表示,数字表示钢中

的平均含碳量的万分之几。如含碳量0.20%的优质碳
素钢表示为20#钢。根据钢中含锰量的不同,分为普 通含锰钢和高锰钢,如16Mn(或16锰) ?钢的碳含量相对较低,性质是强而韧,铸铁碳含量 高,性质是硬而脆

普通碳钢牌号

? 以“Q”加三位数字表示,如Q215、Q235 ?“Q”代表结构钢屈服点“屈”字的汉语拼音的首 位字母,后面的三位数字表示该钢种在厚度小于 16mm时的最低屈服点 ?钢的牌号尾部可用A、B、C、D表示钢的质量等 级 ?A级为普通级,B、C、D表示硫、磷含量较低的 优等级别。D级质量最高,A级质量最低。

普通碳钢牌号

?牌号的最后面可用符号标志其冶炼时的脱氧程 度,如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“F” ?沸腾钢指钢在冶炼末期,仅用脱氧剂脱氧, 钢液中留有FeO,在浇筑和凝固时,钢液中不 断析出CO,产生类似沸腾的现象 FeO+C=Fe+CO ?对完全脱氧的镇静钢标以符号“Z”或不标符号 ?半镇静钢标以“b” ?特别镇静钢符号“TZ” ?如Q235-B表示最低屈服点235MPa的B级碳素 钢(镇静钢);Q215-A.F表示最低屈服点 215MPa的普通等级碳素结构钢(沸腾钢) ?沸腾钢成本很低,机械性能比镇静钢差

普通碳钢性能和应用

?Q235属于低碳钢,用途最广 ?其塑性、韧性优良,通常热轧成钢 板、型钢、钢管、钢筋 ?Q235-A钢有良好的加工工艺性能, 板材常用来焊制常温低压容器外壳, 棒料常用来制作螺栓、螺母和支架等

优质碳钢牌号

?仅用两位数字来表示,钢中平均含碳量的万分 之几 ?如20钢的平均含碳量为0.20%,即万分之 20。 ?对每一个钢号,国家标准都规定了化学成分范 围和应达到的机械性能指标 ?钢号按顺序有:08、10、15、20、25、30、 35、40、45、50等 ?专门用途的钢材 ?锅炉用钢和压力容器用钢在钢号末尾分别表 上“g”或“R”字样 ?需进行机械性能特殊项目的检验 ?制造锅炉用的碳钢,牌号有20g、22g ?制造压力容器用的碳钢有20R等。

优质碳钢性能和应用

?优质碳钢同时保证钢材的化学成分和机械性能 ?有害元素S、P杂质较少 ?冶炼工艺比较严格,质量高,成本贵 ?低碳钢 ?含碳量低于0.25%,钢号有08、10、15、 20、25 ?刚强度较低,弹塑性好,焊接性能良好 ?有圆钢、板材、无缝钢管、锻件产品 ?化工设备中常用作垫片包皮(08、10) ?换热器列管、设备接管(10、20)、法兰

优质碳钢性能和应用

?中碳钢 ?含碳量在0.30%~0.55%之间,钢号有30、 35、40、45、50、55。 ?强度较高,韧性较好,但焊接性能较差,不 适合做设备的壳体 ?圆钢、锻件产品 ?35钢在化工设备上常用作管板,强度要求 较高的螺栓、螺母等 ?45钢常用做传动轴

优质碳钢性能和应用

?高碳钢 ?含碳量在0.6%以上,钢号有60、 65、70、80。 ?强度与硬度较高,60、65钢主要用 来制造弹簧。70、80钢用来制造钢丝 绳等

铸铁性能和应用
?铸铁 ?含碳量一般在2%以上,含有硫、磷和锰等 杂质 ?铸铁是一种脆性材料,不能锻造,铸造性能 较好 ?有优良的减震性、耐磨性和切削加工性 ?生产工艺和熔化设备简单,生产成本低廉 ?分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。

铸铁性能和应用

?灰铸铁 ?碳大部或全部以自由状态的片状石墨形式存 在,断口呈灰色 ?抗压强度较大,抗拉强度很低,冲击韧性很低 ?不适于制造承受弯曲、拉伸、剪切和冲击载荷 的条件 ?可用来铸造承受压力,要求消震、耐磨的零件 ?如支架、阀体、泵体、机座、管路附件

铸铁性能和应用

?球墨铸铁 ?在浇筑前往铁水中加入少量球化剂(Mg、 Ca和稀土元素)和石墨化剂(硅铁或硅钙合 金),以促进碳以球状石墨结晶存在 ?球墨铸铁在强度、塑性和韧性方面大大超过 灰铸铁 ?球墨铸铁兼有普通铸铁及钢的优点 ?目前已成为一种很有前途的新型结构材料

金属材料-合金钢
?合金钢-钢中加入的合金元素最有:铬(Cr)、镍(Ni)、钼 (Mo)、硅(Si)、锰(Mn)、钨(W)、铝(Al) ?铬 提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性,含量超过13%时,钢 的耐腐蚀能力显著提高 ?镍 耐腐蚀性和低温冲击韧性,良好的塑性和韧性。 ?锰 提高钢的强度以及低温冲击韧性 ?铝 细化晶粒、提高钢的冲击韧性、抗氧化性、耐热性、抗 H2S腐蚀性,降低冷脆性。价格便宜 ?钼 提高钢的高温强度、硬度等 ?钛 提高强度、细化晶粒,提高韧性,在不锈钢中起稳定碳 的作用,减少铬与碳化合的机会,防止晶间腐蚀,还可提高 耐热性。

合金钢牌号
?采用“数字+元素符号+数字”表示 ?前面的数字表示钢中的含碳量,后面的数字表 示合金元素含量的百分之几 ?凡合金元素少于1.5%时,钢号中仅标明元 素符号,含量不予标注

合金钢性能和应用
?常用铬不锈钢和铬镍不锈钢 ?铬不锈钢 ?1Cr13 用于制作含硫石油及加氢设备的内 件、离心泵叶轮、壳体; ?2Cr13 用于制作承受高应力的零件,如高 压透平零件、阀件、离心泵主轴和高压阀等

合金钢性能和应用
?铬镍不锈钢也是一种超低温材料,对含Cr18%、 镍(Ni)8%的不锈钢,其屈服强度和抗拉强度都 随温度的下降而上升 ?不会因温度下降而由塑性向脆性转变,即使在 绝对零度附近也不失其延伸性和韧性 ?低温下具有良好的塑性和韧性,完全能满足 LNG工厂低温区设备、管道、阀门制造需求 ?价格过于昂贵 ?在ASME规范中,推荐使用的低温钢主要是无镍、 有镍(5% Ni, 8% Ni, 9% Ni)、不锈钢及铝合 金 ?无镍低温钢的使用温度在-60℃以上,有镍低 温钢、不锈钢和铝合金的使用温度可达到- 196℃以下。

工厂材料应用条件
?装置操作条件复杂,环境温度-29℃~26℃, 极端最低温度-38.8 ℃,最高压力6.0MPa.A,最 高温度为260℃,最低温度为-162℃ ?MDEA有一定毒性和腐蚀性,配管和设备的材 料选择要考虑到低环境温度工况和介质的特殊性 ?超低温设备和材料是目前国内供应尚存在一定 困难和差距,装置中关键设备进行了引进 ?MRC压缩机、BOG压缩机、冷箱(塔)、 低温泵及LNG贮罐的低温材料。 ?大部分设备、材料立足于国内供应 ?设计温度 -20 0C≤ T<0 0C时采用16MnR, 当设计温度 -40 0C≤ T<-20 0C时采用 16MnDR,当设计温度T<-70 0C 时采用不锈钢。 浮阀材料采用0Cr18Ni9。

工厂材料应用条件 ?配管、钢结构、钢平台、梯子等材料, 除工艺操作条件外,尚需按构件应力考虑 环境温度的影响 ?极端最低气温 -38.8℃,低于鄯善工厂28.7℃,在结构件材料选材上比鄯善工厂 苛刻,投资费用增加,采购困难增加 ?原料气组分含0.57mole%的氧气,如在 工厂进行脱,将提高设备材料的要求、增 加工艺附加措施。

工厂材料应用条件
容器 类型 国内订货 台 数 金属质量(吨) 总质量 净重 其中合金钢 或有色金属 净重 材料 塔器 管式换热器 板式换热器 容器 冷塔23Y01 分离器等 空冷器 LNG贮罐 合计 4 8 1 48 16 *2) 661 1304 2578.4 不锈钢 不锈钢 不锈钢 33.2 77.5 9%Ni *3) 3 7 1 21 147 81.2 2.6 350.6 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 质量 7 5 0.3 32 3 100 铝合金 1 台 数 国外订货 金属质量(吨) 总质量 净重 其中合金钢 或有色金属 净重 材料 质量

课程内容
一、常用材料基础知识 二、工艺管道基础知识 三、阀门基础知识

二、工艺管道

150万方/天的吉木乃广汇LNG工厂工艺管道总长60000m。

工艺管道-概述 石油化工管道

?LNG工厂除了多种设备之外,还有各种管道,输送各种介质 ?无论其数量,尺寸与形式如何,都由管子、管件,阀门、支吊架、 仪表及其它附件所组成 ?按生产工艺要求,把机械设备、工艺设备以及仪表等连接起来 ?管道的费用占全部装置投资的30%以上

2011年12月,斋-吉天然气管线设施投用

储罐及工艺管网

管道的分类-生产功能

?物料管道 ?输送原料,半成品,成品或废 料的管道 ?生产中的主要管道 ?辅助管道 ?输送辅助介质的管道 ?加热用的热油管道,精制水管 道,氮气和仪表空气管道等

管道的分类-综合分类
? 按最高工作压力、最高工作温度、介质、管道材质等因 素分类
材料 工作温度 ℃ ≤370 碳素钢 >370 合金钢 及不锈钢 ≥450 -196~ +450 ≥10 任意 最高工作压力,Mpa 第Ⅰ类 ≥32 第Ⅱ类 ≥10~ 32 ≥4~ 10 –– ≥4~ 10 第Ⅲ类 ≥4~ 10 ≥1.6 ~4 –– ≥1.6 ~4 第Ⅳ类 ≥1.6 ~4 <1.6 –– 第Ⅴ类 <1.6 –– ––

≥10

<1.6

––

管道的分类-设计压力、介质
管道 级别
A 适用范围 1.剧毒介质管道 2.设计压力大于或等于10Mpa的易燃、 可燃介质管道 1.介质闪点低于28℃的易燃介质管道 B 2.介质爆炸下限低于10%的管道 管道名称

设计压P, Mpa· G <0

真空管道

低压管道 0<P<1.6
中压管道 1.6≤P< 10

3.操作温度高于或等于介质自然点的C 级管道
1.介质闪点28-60℃的易燃、可燃介质 管道

C

高压管道 10≤P<35

2.介质爆炸下限高于或等于10%的管道

管道的分类-工作温度

? 低温管道:<-20℃ ? 常温管道:-20~200℃ ? 高温管道:>200℃

管道标识-公称直径

?用符号DN表示,其后附加公称直 径的数值 ?公称直径为100mm,用 DN100表示 ?对于引进装置习惯用英寸表示 ?公称直径50mm时,2〞表示 ?公称直径的作用是:凡是公称直径 相同的管子、管件(法兰、阀门等)均 能互相联接

管道标识-公称压力

?公称压力是为了设计、制造和使用的方便而规定的一种压力等级 ?指管内工作介质温度在0~120℃范围内的最高允许工作压力 ?用符号PN表示,其后附公称压力的数值 ?公称压力为2.5MPa,用PN2.5表示(老产品有用“kgf/cm2单位, 注意识别),或PN25 bar ?当介质温度大于120℃时,材料的强度下降,实际允许的工作压力 要小于公称压力 ?如铸铁阀门的公称压力为1MPa,在200℃工作时,其工作压 力不能大于0.9MPa。 ?用于高温介质的管子及管件选用时应查阅有关手册,不能只凭公称压力 为选用依据

管道标识-壁厚

?常用的管子壁厚表示法有管子表号 (Sch.)、壁厚尺寸两种方法 ?管子表号(Sch.)是设计压力与 设计温度下材料的许用应力的比 值乘以1000,并经圆整后的数值 ?表号越大,壁厚越厚 ?中国、ISO等钢管标准采用壁厚 尺寸表示钢管壁厚系列 ?表示方法为管外径×壁厚 ?例如φ60.5×3.5mm

管道材料等级

?根据设计温度、设计压力和输送介质要求及 材料的性能和经济合理性确定 ?管道和管道组成件的材质、品种和规格型号 根据PID上的管道材料等级规定选用 ?材料等级编码由6部分组成 J A J R 61 J - 项目代码 A- 压力等级(ASME/ANSI B16.5) J- 材料代码 R- 法兰面(ASME/ANSI B16.5) 61- 序列号

工厂管道应用条件

?涉及介质种类,有LNG、MDEA、CO2、乙烯、 丁烷、低温工艺物料、其他化学物等 ?介质有一定腐蚀性 ?环境温度低 ?冷区部分管线温度极低 ?管道设计压力Pmax=7.2MPa,设计温度 Tmin= -196℃,Tmax=260℃ ?管道直径规格为1/2”~48” ?管道材料主要是各种与设计温度相对应的碳 钢材料,深冷温度时则采用奥氏体不锈钢。

LNG工厂管道应用

?无论是天然气输送管道还是天然气液化装置,都有各 种各样的管路系统 ?长的管路是上百公里的DN400斋-吉天然气输气管 道,用于连接斋桑天然气至吉木乃广汇液化装置 ?装置区内各单元、各物料的连接管路 ?有气相管道、液相管道、气液混合管道,管径 大的达600mm ?总长60000m

低温管道的材料应用

?碳钢管在+5℃至-19℃内处于延性状态,可正常使用,如果使 用温度低于或等于-20℃,碳钢管就逐渐变为以脆性状态为主 ?低于或等于-20℃的管道属于低温管道 ?低温管道选择材料 ?第一是“低温脆性”,合理选择“冲击韧性”高的钢板,同 时从配管设计和管系制作上防止脆断和脆裂 ?第二是管道的保冷结构设计和满足保冷的设计要求,它直接 关系到能耗和设备管道的操作、施工、检修等。

低温管道的布置

?管道有足够的柔性,利用管道的自然补偿或设置补偿器 ?避免管道振动 ?泵、压缩机和排气管须防整条管道的振动 ?机械振源处的管道设置弹性元件,如波纹补偿器隔断振源 ?装有安全阀、排气管或排污阀的支管,在容易结冰范围内采用奥氏体不 锈钢材料,再使用法兰连接不同材质的支管 ?弯头处应力最大,最容易脆裂,不应焊接支吊架 ?靠近弯头或三通处需要接一短管后再焊接法兰(留出保冷厚度)。对接 法兰中只需保证法兰一端留有装卸螺栓的间距 ?阀门组的配管能顺利卸下其中任一阀不影响管道保冷结构 ?低温保冷管道支架,防止产生“冷桥”的措施 ?管道水平敷设,底部垫有木块或硬质隔热材料块,避免管道冷损 ?管道垂直敷设,支架生根设备和管道均垫木块或硬质隔热材料块。

LNG工厂管道应用-冷区LNG管路

?考虑低温液体的隔热要求,低温引起的热 应力,防止空气中水气渗透保冷防护措施, 避免出现冷凝和结冰的现象;管道漏泄的探 测方法,以及防火问题等 ?LNG管路采用不锈钢管,具有优异的低温 性能,但线膨胀系数较大。需要采取一定的 措施,补偿由于温度变化引起的热膨胀或冷 收缩。 ?采用弯管或膨胀节,过多的弯管会使管路 布置增加困难,管路的成本也随着上升。

LNG工厂管道应用-LNG气体管路

?LNG气体管路在液化天然系统中的作用非常重要 ?LNG的输送是处于封闭状态,如LNG储罐在液体的装卸过程中, 需要有气体的排出或补充 ?储罐在接受LNG时,少量的LNG会闪蒸成气体,若不引出储罐, 将影响LNG的输送 ?储罐在输出LNG时,随着液体的抽出,如果没有气体的补充,储 罐内可能出现真空 ?LNG系统必须考虑必要的气体管路。 。

LNG工厂管道应用-LNG管路运行

?进行LNG管线操作(如78C01防 喘振线、78C02入口线的急冷管线、 23、73单元灌装区)注意管路的 冷收缩和隔热问题; ?选择合理的管材和保温材料; ?操作过程中,做好管道的预冷和 保冷,确保管道系统的安全运行

课程内容
一、常用材料基础知识 二、工艺管道基础知识 三、阀门基础知识

阀门的基础知识

阀门-概述
?阀门是LNG工厂管道系统的重要组成部件 ?主要功能是:接通和截断介质;防止介质倒流; 调节介质压力、流量;分离、混合或分配介质; 防上介质压力超过规定数值,以保证管道或设备 安全运行等 ?阀门投资约占装置配管费用的40~50% ?选用阀门主要从装置无故障操作和经济两方面 考虑。

阀门-选择原则
?迅速接通和截断介质: -闸阀、蝶阀、球阀; ?防止介质倒流: -止回阀; ?调节介质压力、流量: -截止阀、调节阀; ?分离、混合或分配介质: -旋塞阀、闸阀、调节阀; ?防止介质压力超过规定数值,以保证管道或设 备安全运行: -安全阀

阀门-选择原则
?输送流体的性质; ?阀门的功能; ?阀门的尺寸; ?阀门的阻力损失; ?阀门的工作温度和工作压力;(对可为 两条) ?阀门的材质。

阀门安装
?阀门最适宜的安装高度为距离操作面1.2m上下,超过2m对于集中布置的阀 组或操作频繁的单独阀门以及安全阀设置平台 ?从干管上引出的水平支管的切断阀,宜设在靠近根部的水平管段上; ?升降式止回阀应安装在水平管道上,立式升降式止回阀应安装在管内介质自下 而上流动的垂直管道上。旋启式止回阀应优先安装在水平管道上,也可安装在管 内介质自下而上流动的垂直管道上; ?地下管道的阀门应设在管沟内或阀井内,必要时,应设阀门延伸杆 ?消防水阀井应有明显的标志; ?水平管道上的阀门,阀杆方向可按下列顺序确定:垂直向上;水平;向上倾斜 45°;向下倾斜45°;不得垂直向下; ?阀杆水平安装的明杆式阀门,当阀门开启时,阀杆不得影响通行

阀门的分类

?使用场所不同 ?高温阀、低温阀、高压阀和低压阀; ?材料的不同 ?铸钢阀、铸铁阀

阀门类型的选择

?根据介质的性质、操作条件及对阀门的要求等 因素确定 ?物料状态-物性、气/液比、挥发性、凝点、 粘度、腐蚀性、毒性、易燃易爆性 ?操作条件-温度、压力、开停工或再生、允 许压降 ?阀门功能 ?阀门在结构设汁、材料选用和制造技术、加工 精度和性能检验也比较严格

阀门类型的选择
使 用 条 件 阀门基本形式 截止阀 O O ◆ ▲ ● ▲ ◆ ◆ ▲ ● O 闸阀 ● O ●(O) ● O O ● O O O ● 旋塞阀 ▲ O ◆ ◆ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ▲ ● 蝶阀 ◆ O ◆ ◆ ● ▲ O O O ● ▲

压力,温度 常温一高压 常温一低压 高温一高压 高温一低压 中温一中压 低 温 公称直径(mm) ~1000 >500 300~500 <300 <50

注:符号表示:O适用;●可用;▲适当可用;◆不适用。

闸阀结构特点及应用
?闸阀由阀体、阀盖、闸板、阀杆、手轮等零件组成 ?明杆闸阀:闸板随阀杆一起作直线运动 ?升降杆上有梯形螺纹,通过阀门顶端的螺母以及 阀体上的导槽,将旋转运动变为直线运动 ?大口径或高中压阀门只有明杆 ?暗杆闸阀:闸板随阀杆启闭只是旋转使闸板升降,阀 杆位置无变化 ?DN50以下的低压的无腐蚀介质阀门常采用暗杆。 ?全开位置 ?闸板提升高度等于阀门通径的1:1倍,流体的 通道完全畅通 ?以阀杆的顶点作为标志,即开不动的位置 ?考虑温度变化出现锁死现象,在开到顶点位置上, 再倒回 1/2-1圈

闸阀结构特点及应用
?流体阻力小 ?闸阀阀体内部介质通道是直通的,介质流经 闸阀时不改变其流动方向 ?启闭较省力 ?启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直, 与截止阀相比、闸阀的启闭较为省力 ?介质流动方向一般不受限制 ?介质可从闸阀两侧任意方向流过,均能达到 接通或截断的目的 ?便于安装,适用于介质的流动方向可能改变 的管路中 ?闸阀只能作全开和全关 , 不能作调节和节流。

截止阀结构特点及应用
?截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面 或锥面,阀瓣沿流体的中心线作直线运动 ?阀杆的运动形式,有升降杆式(阀杆升降,手 轮不升降),也有升降旋转杆式(手轮与阀杆一 起旋转升降,螺母设在阀体上) ?允许作调节和节流 ?特点: ?结构简单,制造和维修比较方便 ?工作行程小,启闭时间短 ?密封性好,密封面间磨擦力小,寿命较长

截止阀应用
?直通式和直流式的截止阀、节流阀可安装在水 平或垂直管道上,角式截止阀和节流阀需安装在 垂直相交的管道上 ?安装时要注意阀体的指示方向与介质的流向一 致 ?流体向上流过阀座,阀座上有沉积物时影响严 密性,不用于含悬浮固体的流体 ?DNl50以上时,其价格与闸阀相比要贵些。节 流性能也差些,只用于DNl50及以下

止回阀结构特点及应用

?止回阀用于需要防止流体逆向 流动的场合,介质顺流时开启, 逆流时关闭 ?旋启式 ?升降式 ?轴流式(喷咀)

旋启式止回阀
?阀瓣呈圆盘状,绕阀座通道的转轴作旋转运动 ?阀内通道成流线形,流动阻力比直通式升降止回 阀小,适用于大口径的场合 ?密封性能不如升降式,适用于低流速和流动不常 变动的场合,不宜用于脉动流。

升降式止回阀
?结构与截止阀相似,阀体和阀瓣与截止阀相同 ?阀瓣上部和阀盖下部加工有导向套筒,阀瓣导 向筒可在阀盖导向筒内自由升降 ?在阀瓣导向筒部或阀盖导向套筒上部加工有泄 压孔,当阀瓣上升时,排出套筒内的介质,降低 阀瓣开启时的阻力 ?按管道的安装位置分为两种 ?直通式:介质停止流动时,阀瓣靠自重降落 在阀座上可阻止介质倒流 ?立式升降式:介质进出口通道方向与阀座通 道方向相同,其流动阻力小

轴流式止回阀(喷咀)
?在管道系统中防止流体倒流危害,保护机械设 备 ?即具一般止回阀功能,又具备低噪音、低压降、 快速反应优点 ?工厂重要部位使用,XAE004-021,18台

止回阀的应用
?直通式升降止回阀安装在水平管道上 ?立式升降止回阀和底阀安装在垂直管道上, 要求介质自下而上流动 ?旋启式止回阀安装在水平管道上,也可安 装在垂直管道或倾斜管道上 ?小口径管道上选用升降式止回阀,大口径 管道上选用旋启式止回阀 ?安装止回阀时要注意介质流动方向与止回 阀箭头指示方向一致

球阀工作原理

?球阀的阀瓣为一中间有通道的 球体,球体围绕自己的轴心线作 90°旋转以达到启闭 ?具有快速启闭的特点 ?根据结构原理可分浮动球和固 定球两种。

球阀结构特点及应用

?由阀体、球体、密封圈、阀杆及驱动 装置组成 ?球体 ?启闭件,要求有较高精度和光洁度 ?浮动球球阀的球体是可以浮动的, 在介质压力作用下球体被压紧到出口 侧的密封圈上,保证密封。但其启闭 力矩较大 ?固定球式球阀的球体被上下两端的 轴承固定,只能转动,不能产生水平 位移

球阀的应用
?用于需要快速启闭或要求阻力 小的场合 ?用于高压管道和低压力降的管 道 ?其使用寿命长,启闭省力。适 用于较大口径及压力较高的场合 ?由于节流可能造成密封件或球 体的损坏,一般不用球阀节流 ?全通道球阀不适用于调节流量

蝶阀工作原理

?蝶阀是采用圆盘式启闭件,圆 盘状阀瓣固定于阀杆上 ?阀杆旋转90°可完成启闭作用, 操作简便 ?当阀瓣开启角度在20~75°间 时,流量与开启角度成线性关系, 这就是蝶阀的节流特性

蝶阀结构特点及应用

?蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆和手柄组成 ?圆盘(阀瓣) ?中心对称置圆盘 阀杆与圆盘均垂直放置, 圆盘通过自身中心的旋转轴依靠紧配合或固定 销与圆盘固定在一起。其阻流面积小,阻力降 小,密封面易擦伤和受压,使用期较短、但容 易更换 ?偏置圆盘 阀杆与圆盘都垂直放置,但支承 轴与圆盘的旋转轴中心线不重合,而是位于阀 杆的一侧。流通面积小,阻力大。但其密封性 能较高,维修方便 ?斜置圆盘 阀杆垂直放置,而圆盘倾斜放置。 其密封性能好。但密封圈加工和维修较困难。

蝶阀的应用

?在许多场合蝶阀取代了截止阀和自控系 统的调节阀,特别是在大流量调节场合 ?可广泛用于操作压力2.0Mpa,工作温度 200℃以下的输送各种介质 ?水、油品、气体、液体、浆液、悬浮液 的管道上的截流和调节流量。

低温阀门-应用范围

?低温阀门主要用于介质温度-40℃~ 196℃的阀门 ?低温球阀、低温闸阀、低温截止阀 ?输送介质易燃、易爆、渗透性强的 介质,如乙烯,液化天然气、 LNG储 罐 ?介质在升温时要气化,气化时体积 可膨胀数百倍。

低温阀门-选材要求
?低温条件下,材料的抗拉强度和硬度提高,塑性和韧性降低,呈现低 温脆性 ?材质不合格,会造成壳体及密封面的外漏或内漏;零部件的综合机械 性能、强度和钢度满足不了使用要求甚至断裂。导致介质泄漏引起爆炸 ?基木要求: 所有低温材料部件在精加工之前必须进行深冷处理,以 减小低温阀门在低温工况下的收缩变形。

低温阀门-材料选择
?阀体、阀盖、阀座、启闭件 ?温度高于-100℃选用铁素体不锈钢,温度低于100℃时选用奥氏体不锈钢 ?阀杆 ?奥氏体不锈耐酸钢制造,经热处理,以提高抗拉 强度,镀硬铬(镀层厚度0.04~0.06mm),或进 行渗氮处理,以提高表面硬度 ?紧固件 ? 温度高于-100℃时,螺栓采用Ni、Cr-Mo等合金 钢,经热处理,以防止螺纹咬伤;温度低于-100℃ 时,螺栓材料用奥氏体不锈钢。螺母材料采用Mo钢 或Ni钢 ?垫片 ?使用温度高于-196℃,低温最高使用压力为 5MPa时,采用不锈钢带石棉缠绕式垫片、不锈钢带 聚四氟乙烯缠绕式垫片或不锈钢带膨胀石墨缠绕式 垫片。

低温阀门-结构特点

?长颈阀盖 ?介质温度的降低容易在填料函 处产生泄漏和结冰,阀门阀盖长 颈结构,填料避开低温区,提高 填料的使用性能和使用寿命。

低温阀门-结构特点
? 当阀芯关闭后,残留在阀体中腔的低温介 质从周围环境中大量吸收热量,迅速汽化, 在阀体内产生很高的压强 ? 异常升压可能将闸板紧紧地压在阀座上, 导致闸板卡死,使阀门不能正常工作,也 可能冲坏填料和法兰垫片,甚至引起阀体 爆炸。 ? 阀门中腔的泄压: ? 采用泄压孔防止异常升压,泄压孔开设 位置视阀门结构而定。

低温阀门-深冷处理
? 深冷处理是为了减小材料由于温差和在低 温下金相组织改变而产生变形,从而提高 阀门在低温时的密封性能的一种处理方法 ? 将被处理的零件放入冷却介质中保温一定 时间,然后取出,当零件温度升至室温后 再重复进行一次处理 ? 用于-101℃以下的阀门,主要零件在精加 工前(如密封面研磨前)对阀体、阀盖、 闸板(阀瓣)、阀杆、紧固件等进行低于 工作温度下的深冷处理 ? 用于-101℃以上的低温阀门,当合同规定 要作深冷处理时则也应按要求作深冷处理。

工厂阀门应用
?装置区常用阀门有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶 阀等 ?阀门用磅级,阀门的制造、检验和验收按API标准 ?输气管道阀门 ?管道截断阀采用球阀 ?管道ESD阀采用全通径球阀,气液联动驱动装置 ?计量站与工厂管道截断阀用轨道球阀,电动驱动 装置,同时配有手动机构。

工厂阀门应用

阀门操作使用注意事项
?阀门开度不易过大,以免阀杆从阀芯中脱落。在 操作中,阀门开至最大时,应将手轮关闭2~3圈, 以躲过虚扣 ?闸阀不能当作节流阀使用,使用中,其开度不 易过小,以减小过流介质对阀芯的冲刷和腐蚀 ?关闭阀门时用力不易过大,以避免阀杆铜套损 坏或开关困难。用阀扳关闭阀门时,不得用力过 猛、野蛮操作,以阀门不内漏为标准 ?对于压力表手阀(特别是高温或危险介质处的 手阀),其开度不易过大,以避免压力表出现大 量泄漏时,关阀时间太长,事态进一步扩大。其 开度以压力表能正常显示压力为准 ?单向阀有立装、平装和方向区别,使用安装时 应注意区别。

管道ESD全通径球阀及执行机构
LNG工厂2台ESDV101、ESDV201采用16″全焊接球 阀,产地意大利,气液联动执行机构为美国艾默 生 SHAFER 9 ×12。

管道轨道球阀及执行机构
LNG工厂ROV206A/B 2台强制密封球阀采用8″VRSBV-8-R-600RF球阀,产地意大利,电动执行机 构为美国EIM 3JPK-5。

思考题

1、请说明LNG工厂设计应用材料的操作条件范围 都有哪些。 2、阀门的主要功能是什么? 3、说明LNG工厂按照生产功能对管道进行分类, 都有哪些管道? 4、低温管道选择材料要考虑哪些内容? 5、简述球阀工作原理和应用特点。 6、简述我厂天然气输气管道上应用的ESD阀和轨 道球阀的基本工作特点和执行机构配置情况。 7、请各指出工厂使用球阀、闸阀、截止阀、止回 阀、蝶阀的应用的1个实例,并解释其选择理由。


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