氟塑料衬里式安全阀设计.pdf

第 4 3卷增刊 1 2 O 1 4年 8月 石油化工设备 PETR0一 CHEMI CAL EQUI P MENT Vo1 ． 43 Sup pl e me nt 1 Au g． 20 1 4 文章 编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 4 增刊 1 0 0 2 4 0 4 氟塑料衬 里式 安全 阀设计 高 杨 ， 北京航天石化技术装备工程公 司 段淼淼 安全 阀事业部 ，北京 1 0 0 1 7 6 摘要 氟塑料衬 里 式安全 阀具 有 耐 腐蚀 、 成 本 较 低 等优 点 ， 被 广泛 用 于各种 具 有 较 强 腐蚀 的 工 况 。 采 用注 塑成 型工 艺替 代 滚塑成 型 的衬 里 工 艺 ， 不仅 可 以改进衬 层厚 度不 均 、 衬 层 气泡较 深及 气泡位 置无法确定等 问题 ， 还可以显著降低生产成本。通过在安全阀内设计可调式反冲盘 ， 可实现对安全 阀排 放压 力和 回座 压 力的调 节 。设 计 O型 圈 密封 结 构 ， 可以满足 污染性介 质零 泄漏 的要 求。 关键 词 安全阀；氟塑料 ；衬里；设计 中图分类 号 T Q0 5 5 ． 8 文献标 志 码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 7 4 6 6 ． 2 O 1 4 ． s 1 ． 0 0 8 3 喷淋管 应 为双面 镀锌 钢管 ， 以防止喷 淋管 和 接头 等锈 蚀 引起 喷头堵塞 口 。 4 在每一 圈 消 防喷 淋 环 管最 低 处 设 置 1个 直 径 为 4 ～6 mm 的排水孔 ， 以防止 环管 内积 液 。 5 喷淋管 应对 称布 置 ， 以便 于设计 和施 工 。在 施工 过程 中喷 淋管 与 支 柱 或 者梯 子 冲 突 时 ， 应 当避 开或 切 断 ， 并用 盲板 密封 。 参考文献 [ 1 ] GB 5 0 2 1 9 1 9 9 5 ， 水喷雾灭火系统设 计规范[ s ] ． GB 5 02 1 9 1 99 5， Co de of De s i gn f o r W a t e r Spr a y E x t i n g u i s h i n g S y s t e ms [ S ] ． [ 2 3 GB 5 0 1 6 o 一2 8 ， 石油化工企业 设计 防火规范E s ] 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9 8 2 ～ ， 男 土家族 ， 湖北恩施人 ， 工程师 ， 硕士 ， 从事阀门设计工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增刊 1 高杨 ， 等 氟塑料衬里式安全阀设计 De s i g n o f Fl u o r o pl a s t i c Li n i n g S a f e t y Va l v e s GAO Ya ng，DUAN M i a o mi a o S a f e t y Va l v e De p a r t me n t ，Be i j i n g Ae r o s p a c e Pe t r o c h e mi c a l Te c h n o l o g y a n d Eq u i p me n t En g i n e e r i n g Co r p o r a t i o n，B e i j i n g i 0 0 1 7 6，Ch i n a Ab s t r a c t Th e f l u o r o p l a s t i c l i n i n g s a f e t y v a l v e s a r e c o r r o s i o n r e s i s t a n t a n d c h e a p，wh i c h a r e wi d e l y u s e d i n h i g h l y c o r r o s i v e a r e a ．Us i n g t h e i n j e c t i o n mo l d i n g me t h o d i n s t e a d o f t h e r o t a t i o n a l mo l d i n g m e t ho d，t he pr o bl e m s s u c h a s t he un i f o r m i t y o f l i n e r t hi c kn e s s ，t h e de pt h o f bu bb l e s i n t h e l i ne r a nd t h e u nc e r t a i nt y p os i t i on o f bub bl e s a r e s o l v e d，a nd t he c os t s a r e r e du c e d． The di s c h a r g e p r e s s u r e a n d b l o wd o wn p r e s s u r e c a n b e a d j u s t e d b y t h e d e s i g n o f t h e a d j u s t a b l e d i s k h o l d e r s ． The de s i g n of t h e O r i n g s e a l i ng s t r uc t ur e c a n me e t t he r e qu i r e me n t of n o l e a k a g e ． Ke y wo r d s s a f e t y v a l v e ；f l u o r o p l a s t i c ；l i n i n g；d e s i g n 安全 阀是 一种 用 于压力 系统 超压 保护 的特种设 备， 是一种 自动阀门。当系统压力达到整定压力时， 它不借 助 任何 外力 ， 而是 利 用 介 质 本 身 的 力 来 排 出 一 定额定数量的流体 ， 以防止 系统 内压力超过预定 的安 全值 。当压力 恢 复 正 常 时 ， 阀 门将 再 行 关 闭 以 防止介 质 继续 流 出 。在 部 分 腐 蚀 性很 强 的行 业 中 ， 生产 过程 中的 原 料 、 工 艺 介 质 及 成 品 ， 例 如 饱 和盐 水 、 湿 氯气 、 烧 碱 、 盐酸 、 硝 酸及硫 酸等 均具 有极 强 的 化学 腐 蚀性 ， 处在 电 、 化 学 介 质 的 酸 、 碱 、 盐 环境 中 ， 安全 阀 的抗腐 蚀性 能显 得尤 为重 要 _ 1 ] 。 氟塑料衬里式安全 阀具有 耐腐蚀 、 成本较低等 优点 ， 被广 泛用 于 各 种 具 有 较 强腐 蚀 的工 况 。氟 塑 料衬 里工 艺 包 括 滚 塑 成 型 工 艺 、 注 塑 成 型 、 模 压 成 厚度 不 均 、 衬 层气 泡 较深 及 气 泡 位 置无 法 确 定 等 缺 点 ， 采取 注塑 成型 不仅 可 以解 决这 些 问题 ， 还 可 以显 著 降低 生产 的综 合 成 本 。在 升 力结 构 方 面 ， 通 过设 计 可调式 反 冲盘 可对安 全 阀排放压 力 和 回座 压力 进 行调 节 。在密 封 结 构 方 面 ， 采 用 型 圈 密封 结 构 ， 可以达到较高的密封性能， 降低剧毒、 高污染介质的 泄漏 ， 对 于节 能减 排具有 重要 意义 。 文 中对氟 塑料 衬里 式安 全 阀的设计 和衬 里工 艺 进行 简要 介绍 。 l 衬里式 安全 阀衬 里材料选择 氟 塑料具 有介 电性 能优 异 、 耐 化学 腐蚀 、 耐 高低 温 、 不 吸水及摩 擦 因数低 等性 能 ， 常用 的氟塑 料及 其 型 、 挤 出成 型及 涂覆 等 。滚 塑成 型工 艺具 有衬 层 特性 见 表 1 。 表 l常用 氟 塑 料 特 性 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 石油化工设备 2 0 1 4年第 4 3 卷 从表 1 可 以看 出 ， P VC 、 P O 及 P E 耐 高温 性 能 较差 ， 但 价格较 便宜 ， 可 用于 常温 和介质工 况不 太恶 劣 的场合 ， 如盐 水 。F 4 0对 金属 具有 较 强粘 结性 ， 可 用于较高 温度 、 介质 中含氯 的情况 ， 但价 格较高 。 F 4 0和 P O对 金 属 具 有 较 强 粘 结 性 ， 可用 于滚 塑成 型工 艺 。P VD F韧性好 、 易 成型 ， 很适合 注 塑成 型工 艺 ， 应用 也越来 越 广泛 ， 但对金 属 的粘 结性 不 如 F 4 0 和 P O， 所 以需要设计专 门的结构以防止氟塑料发 生翘 曲 。 2 衬里式安全 阀衬里 工艺选择 常 用氟塑 料衬 里工 艺有 滚塑成 型 、 注塑成 型 、 模 压成 型 、 挤 出成 型及涂覆 等 。 滚塑成型是将塑料加热熔化后用离心旋转的方 法 ， 使材 料充 满整 个需要 衬里 的表 面 ， 并 且粘 在工 件 上 ， 这种 工艺适 用 于 形 状规 则 的零 件 ， 例 如 管 材等 。 安全阀阀座内外两侧都需要衬里 图 1 ， 内侧材料 在离心旋转中很容易贴合在金属表面 ， 气泡较少 ， 但 外侧 材料 受 到的是 向外 的离 心力 ， 衬 里 材 料 和 金 属 之 间易产 生气 泡 ， 且 气泡 的位 置无 法确定 ， 有 时气 泡 还会 出现在密 封 面上 ， 气 泡 大 且 深 的无 法 满 足 使 用 要求 ， 只能重新 成 型 。对 于安 全 阀 阀体 ， 由于形状 比 较 复杂 ， 滚塑成 型 不能保 证衬 里厚 度均 匀 ， 气 泡位 置 也无 法控 制 ， 给后续 加工 带来 很多 困难 。因此 ， 滚 塑 成 型一般 用 于管道 的 内部 衬 里 ， 对 于衬 里 式 安 全 阀 结构 ， 这种加工工艺无法彻底解决气泡 和厚度均匀 的问题 ， 废 品率 较 高 。 图 l 衬里安全阀结构示图 尾 槽 常用 的衬里 工 艺 还 有 注塑 成 型 工 艺 ] ， 一 般 用 于生 产厚度 均 匀 、 型 腔 和外 观 复 杂 的衬 里 结 构 。注 塑成 型是将 一定 量 的 塑 料放 入 成 型 的模 腔 中 ， 在 加 热炉 内加 热到 一定 温 度 ， 并 在压 力 作 用 下让 塑 料 熔 融流动， 缓慢充满整个 型腔。待冷却到一定温度后 打开 模具 成为 成 品 ， 从 而完 成模 压过程 。 注塑 成型 工艺具 有如 下优 点 1 可以保证衬层厚度均匀 ， 并可根据需要改变 局部衬层厚度 。 2 产生 的气泡 一般 只存在 于表 层 ， 可 以有效 减 少加 工过 程 中材料 和金属 之 间产生 的气泡 。 3 可 以控制气 泡产 生 的位 置 。 4 注塑 成型 工艺 的长 期衬 里 成 本 远低 于滚 塑 成 型工艺 成本 。 氟 塑料 的收 缩率 大 于金 属 的 收缩 率 ， 在 注 塑成 型过 程 中 ， 由于 中心 材料 向里 收缩 ， 翻边边 缘处 就会 起翘 。为此 ， 在 阀体 和 阀座 上 开设 了如 图 1 所 示 的 燕尾 槽 。浇注 时衬 里 材 料 填满 燕 尾 槽 ， 冷 却 时燕 尾 槽渐 缩 口内的材料 牢 牢 固定 住 槽 口处 衬里 层 ， 从 而 显著 减小 边缘 处 的变形 。 3 衬里式安全 阀结构设计 3 ． 1 密封结构 为 最大 程 度 降低 介 质 的泄 漏 ， 衬 里式 安 全 阀 的 密封 结构 可 以采 用 0 型 圈 密封 结 构 ， 见 图 2 。通 过 采取 O 型 圈密封 结构 ， 可 以实现在 9 0 整 定压 力下 1 mi n内无 泄漏 ， 满 足 A P I 5 2 7 泄 压 阀 阀座 的密 封 性 _ 8 中的密封要 求 。 反冲盘 反冲盘调节圈 阀 座 图 2 衬里式安全阀密封结构及升力结构示图 3 ． 2 升力结构 由于 衬 里 式 安 全 阀 阀座 外 层 包 覆 有 非 金 属 材 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增 刊 l 高杨 ， 等 氟塑料衬里式安全阀设计 料 ， 因此采 用如 图 2所 示 的 升 力 结构 。设 计 可 调式 反冲盘 ， 可对安全阀排放压力和回座压力进行调节 。 通 过调 节反 冲盘 调 节 圈来 调 整反 冲盘 锥角 处 与 阀座 的流道 间 隙 ， 即随 着 调 节 圈深 度 H 的减 小 ， 反 冲盘 锥角处与阀座的间隙逐渐增大 ， 从而改变了蓄压腔 的大小 。这种结构提高了衬里式安全阀的技术性能 指标 ， 使 衬 里式 安全 阀 的排 放 压 力 和 回座 压力 具 有 较 好 的调节 性 。 4衬 里 式 安 全 阀性 能 试 验 结 果 在 参照 AS ME P T C 2 5 --2 0 0 8 { 泄压 装置 性 能试 验规范 【一 。 】 要求建造 的全性能气体安全阀试验装置 上进 行 衬里 式安 全 阀的 性 能试 验 ， 具 体 的试 验 结 果 见 表 2 。 从 表 2可 以看 出 ， 通 过 调 整 反 冲盘 调 节 圈深 度 H ， 可 以对衬 里 式 安 全 阀 的 排 放压 力 和 回座 压 力 进 行调 节 ， 可满 足 AS ME W 2 O 1 3 锅 炉 与 压 力 容 器 规范 第 Ⅷ卷口 叩的技术指标要求 。 表 2衬 里 式 安 全 阀试 验 结 果 5 结语 对 于 氟 塑 料 衬 里 式 安 全 阀 衬 里 材 料 的 选 择 ， F 4 0和 P 对金 属 具 有 较 强 粘 结 性 ， 可 用 于 滚 塑 成 型 工艺 ； P VDF韧性 好 、 易 成 型 ， 适 合 用 于 注 塑 成 型 工 艺 。 衬 里 式 安 全 阀 的 衬 里 工 艺 宜 采 用 注 塑 成 型 工 艺 ， 采用 注 塑成 型工 艺 不 仅 可 以改 进滚 塑成 型工 艺 衬层厚度不均、 衬层气泡较深 、 气泡位置无法确定等 问题 ， 还 可 以显 著降低 生 产成 本 。 衬 里式 安全 阀 的密 封 结 构 采 用 。 型 圈 密 封 结 构 ， 可 以达 到较 高 的 密封 性 能 ， 减少 剧 毒 、 高 污染 介 质 的泄 漏 。 衬 里 式 安 全 阀 内 设 计 可 调 式 反 冲 盘 ， 可 对 安 全 阀 的 排 放 压 力 和 回 座 压 力 进 行 调 节 ， 试 验 证 明 该 调 节 机构 对 排 放 压 力 和 回 座 压 力 具 有 较 好 的 调 节 作 用 。 该氟塑料衬里式安全 阀产品已广泛应用 于氯碱 相关 领域 的多个 装置 上 ， 性能 良好 ， 具有 良好 的市场 应用 前 景 。 参考文献 [ 1 ] 朱孝有 ， 胡远银 ， 高捷 ， 等． 氟塑料衬 里阀门关 键项 目检 验 与试 验的工厂实践E J ] ． 全 面腐蚀控 制 ， 2 0 1 2 1 4 2 47 ． Z HU Xi a o y o u ， HU Yu a n - y i n ， GAO J i e ， e t a 1 ． Th e Ke y I t e ms I ns p e c t i on a nd Exp e r i me n t of F1 u o r 0 pl a s t i c s L i n i n g V a l v e i n F a c t o r y [ J ] ． To t a l C o r r o s i o n C o n t r o l ， 2 O1 2 1 4 2 4 7． E 2 ] 胡远银． 衬氟塑料阀门设计若干问题 的探讨 [ J ] ． 阀门 ， 2 007 3 5 - 8． HU Yua n - y i n。 Re s e a r c h o n Se ve r a l Pr ob l e ms of Fl u o r o p l a s t i c I A n i n g V a l v e D e s i g n [ J ] ． V a l v e ， 2 0 0 7 3 5 8 ． E 3 ] HG／ T 3 7 0 4 --2 0 0 3 ， 氟 塑料 衬 里 阀 门 通 用技 术 条 件 I- s ] ． HG／ T 3 7 0 4 -- 2 0 0 3 ， Ge n e r a l S p e c i f i c a t i o n f o r Va l v e s L i n e d w i t h F l u o r o p a l s t i c s E s ] ． E 4 ] G B ／ T 2 3 7 1 1 ． 6 2 o o 9 ， 氟塑料衬里压力容器 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