一种楔顶式超低温球阀制造技术

本发明专利技术公开了一种楔顶式超低温球阀以及制备方法，确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02-0.5％，硅：0.10-0.15％，锰：0.7-1.1％，镍：0.5％，铬：15-19％，钼：4％，铜：0.5％，硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe。本发明专利技术的楔顶式超低温球阀具有意料不到的耐低温性能。阀体对焊端和短管的焊缝-285℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应参考ASMEB31.3标准要求，进行-285℃夏比V型冲击试验，标准试样测试横向膨胀值为小于0.25mm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种楔顶式超低温球阀及其生产方法，属于机械领域。
技术介绍
液化天然气(LNG)作为一种清洁燃料，已成为城市管道供气、分布式能源系统、汽车及飞机等交通工具的主要能源之一。LNG是天然气在经净化及超低温状态下(-162℃、一个大气压)冷却液化的产物。液化后的天然气体积约为天然气体积的1/600(0℃、1个大气压时)。LNG无色无味，主要成分为甲烷，很少有其他杂质。其液体密度约426kg/m3，此时气体密度约1.5kg/m3。爆炸极限为5％～15％(体积％)，燃点为450℃。天然气液化、运输、储存和汽化等工艺配套设备的建设，给超低温阀门的发展带来了契机。中国多仪阀门主要的低温截断阀类有超低温球阀、超低温闸阀、超低温截止阀和超低温蝶阀，其中超低温球阀用量较多。石化行业中对低温阀门的定义是按照输送介质的设计温度来定义的，一般将应用在介质温度-40℃以下的阀门称作低温阀，应用在介质温度-101℃以下的阀门称作超低温阀门。超低温球阀主要应用于液化天然气、液化石油气以及空分行业的装置上，输出的液态低温介质有：液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等。这些介质不但易燃易爆，而且在升温或者闪蒸时会发生气化，气化时体积急剧膨胀，如果输送这些流体的阀门中有密闭阀腔且结构设计不合理，则会造成阀腔超压，从而导致介质泄漏，甚至阀门开裂造成事故。低温阀门的阀盖均采用加长阀盖的设计。加长阀盖的设计要使阀门操作手柄和填料安装位置远离低温区，既可以避免介质的低温导致阀门操作者的冷灼伤，也可以使阀门的填料在正常的温度下工作，保证填料不会受到霜冻的侵害而导致填料断裂失效。另外，由于一般超低温阀门保冷层会比较厚，加长的阀盖也保证了保冷施工的空间，并使填料压盖位于保冷层外，添加填料及紧固压盖螺栓时，无须损坏保冷层。本专利技术旨在提供一种楔顶式超低温球阀及其生产方法，其由不锈钢材料制作而成，所述具有能在-285℃的超低温的情况下，仍然具有很高的强度和韧性。本专利技术的楔顶式超低温球阀评定：阀体对焊端和短管的焊缝-285℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应参考ASMEB31.3标准要求，进行-285℃夏比V型冲击试验，标准试样测试横向膨胀值为小于0.25mm。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提供一种楔顶式超低温球阀及其生产方法，其由不锈钢材料制作而成，所述具有能在-285℃的超低温的情况下，仍然具有很高的强度和韧性。本专利技术的楔顶式超低温球阀评定：阀体对焊端和短管的焊缝-285℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应参考ASMEB31.3标准要求，进行-285℃夏比V型冲击试验，标准试样测试横向膨胀值为小于0.25mm。本专利技术在大量的生产实践中，通过大量的实验，得出优化的配方和参数，从而生产得到的楔顶式超低温球阀具有意料不到地的耐低温性能。阀体对焊端和短管的焊缝-285℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应参考ASMEB31.3标准要求，进行-285℃夏比V型冲击试验，标准试样测试横向膨胀值为小于0.25mm。本专利技术的技术方案如下：一种楔顶式超低温固定球阀，其包括阀体、加长阀盖、阀座圈、密封圈、球体、加长阀杆、下固定轴、板簧、衬套、LIPSEAL组合件、垫圈、组合填料、平面轴承、径向轴承、连接盘、手柄、T型三通、键等组成。球体及阀内件均由阀体上部中腔装入，可在线维修。球体的两侧装有二只倾斜放置的楔式阀座，阀座为径向双向密封圈，密封面为偏心的圆弧面，二个阀座与球体可自动对中，球体上部有一板簧，在弹簧力的作用下，阀座密封面与球体紧密贴合，形成可靠的密封。球体转动，楔式阀座能清洁残留在球体上的杂质。阀杆设计成台阶，具有防吹出结构，采用双重密封设计。本专利技术还提供楔顶式超低温球阀的制备方法：一种楔顶式超低温球阀，其由如下方法制备而成：(1)确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02-0.05％，硅：0.10-0.15％，锰：0.7-1.1％，镍：0.5％，铬：15-19％，钼：4％，铜：0.5％，硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe；(2)冶炼：用上述比例的原料投放至真空感应炉内，在1700-1850℃下熔炼熔化后，待熔化结束后，取样分析，并脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1400-1450℃，待分析结果符合要求后，加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶2∶1，精炼至渣白，提高出钢温度至1650℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1580℃，得到电渣棒；(3)在电渣炉内加入制备的电渣棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42V，电流为2200A，引弧和加入上述还原渣或氧化渣，将还原渣或氧化渣熔化在电炉中，待还原渣或氧化渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电渣棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，自然冷却2小时后，熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；(4)所述铸锭切割成合适尺寸后于600℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；(5)所述铸锭升温至520℃后保温3小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在580℃保温35min；(6)热轧后进行三个道次的冷轧，不锈钢一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，不锈钢超声振动受压延伸，冷轧后对不锈钢在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的不锈钢板材；(7)对不锈钢板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；(8)不锈钢板材进行双级时效：在200℃下进行4小时的人工时效；在280℃下进行30min的人工时效；(9)将混合粉末C和V均匀涂抹于不锈钢板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对不锈钢板材进行激光处理改性，使得不锈钢板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于不锈钢板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；(10)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的不锈钢放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗不锈钢表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；(11)根据需要冲压塑型；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种楔顶式超低温球阀的制备方法，其步骤如下：(1)确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02‑0.05％，硅：0.10‑0.15％，锰：0.7‑1.1％，镍：0.5％，铬：15‑19％，钼：4％，铜：0.5％，硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe；(2)冶炼：用上述比例的原料投放至真空感应炉内，在1700‑1850℃下熔炼熔化后，待熔化结束后，取样分析，并脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1400‑1450℃，待分析结果符合要求后，加入Al‑5Ti‑B、Al‑10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶2∶1，精炼至渣白，提高出钢温度至1650℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1580℃，得到电渣棒；(3)在电渣炉内加入制备的电渣棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42V，电流为2200A，引弧和加入上述还原渣或氧化渣，将还原渣或氧化渣熔化在电炉中，待还原渣或氧化渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电渣棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，自然冷却2小时后，熔炼好的金属液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；(4)所述铸锭切割成合适尺寸后于600℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；(5)所述铸锭升温至520℃后保温3小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在580℃保温35min；(6)热轧后进行三个道次的冷轧，不锈钢一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，不锈钢超声振动受压延伸，冷轧后对不锈钢在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的不锈钢板材；(7)对不锈钢板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；(8)不锈钢板材进行双级时效：在200℃下进行4小时的人工时效；在280℃下进行30min的人工时效；(9)将混合粉末C和V均匀涂抹于不锈钢板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对不锈钢板材进行激光处理改性，使得不锈钢板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于不锈钢板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，其激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；(10)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的不锈钢放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗不锈钢表面以去除多余的盐酸，随后将样品放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的样品在80℃下干燥30min；(11)根据需要冲压塑型；(12)焊接组装制作成为楔顶式超低温球阀：用上述步骤制得的不锈钢做成阀体、阀盖、球体，在超低温工作温度下，为保持材料的组织结构稳定，防止材料相变而引起体积变化，并降低机械加工对零件变形的影响。对超低温阀门，其和介质接触的主要零部件均须进行深冷处理。将阀体、阀盖、球体、阀座和阀杆等零件在粗加工后、精加工前浸放在液氮箱中进行冷却，当零件温度达到‑285℃时，开始保温1～2h，然后取出箱外自然处理到常温，重复循环2次，零件在焊接后也进行深冷处理以消除应力和变形。...

【技术特征摘要】
1.一种楔顶式超低温球阀的制备方法，其步骤如下：
(1)确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02-0.05％，
硅：0.10-0.15％，锰：0.7-1.1％，镍：0.5％，铬：15-19％，钼：4％，铜：0.5％，
硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe；
(2)冶炼：用上述比例的原料投放至真空感应炉内，在1700-1850℃下熔
炼熔化后，待熔化结束后，取样分析，并脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢
温控制在1400-1450℃，待分析结果符合要求后，加入Al-5Ti-B、Al-10Sr和
RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶2∶1，精炼至渣白，
提高出钢温度至1650℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1580℃，得
到电渣棒；
(3)在电渣炉内加入制备的电渣棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压
42V，电流为2200A，引弧和加入上述还原渣或氧化渣，将还原渣或氧化渣熔化
在电炉中，待还原渣或氧化渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电渣
棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，自然冷却2小时后，熔炼好的金属
液浇注到已经预热至300℃的坩埚中在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；
(4)所述铸锭切割成合适尺寸后于600℃的条件下进行12小时的均匀化
退火，炉冷至室温；
(5)所述铸锭升温至520℃后保温3小时，进行三个道次的热轧，每个道
次热轧完后在580℃保温35min；
(6)热轧后进行三个道次的冷轧，不锈钢一端相对固定并连接超声波振动
装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，不锈钢超声振动受压延伸，冷
轧后对不锈钢在2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海伟，
申请(专利权)人：江苏盐电阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32