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氟塑料襯里式安全閥設(shè)計(jì)

文檔作者：高楊段淼淼文檔來(lái)源：北京航天石化技術(shù)裝備工程公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月21日
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第43卷增刊1
2O14年8月
石油化工設(shè)備
PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．43 Supplement 1
Aug．2014
文章編號(hào)：1000—7466(2014)增刊1—0024—04
氟塑料襯里式安全閥設(shè)計(jì)
高 楊，
(北京航天石化技術(shù)裝備工程公司
段淼淼
安全閥事業(yè)部，北京 100176)
摘要：氟塑料襯里式安全閥具有耐腐蝕、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各種具有較強(qiáng)腐蝕的工況。
采用注塑成型工藝替代滾塑成型的襯里工藝，不僅可以改進(jìn)襯層厚度不均、襯層氣泡較深及氣泡位
置無(wú)法確定等問(wèn)題，還可以顯著降低生產(chǎn)成本。通過(guò)在安全閥內(nèi)設(shè)計(jì)可調(diào)式反沖盤(pán)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)安全
閥排放壓力和回座壓力的調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)O型圈密封結(jié)構(gòu)，可以滿足污染性介質(zhì)零泄漏的要求。
關(guān)鍵詞：安全閥；氟塑料；襯里；設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TQ055．8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2O14．s1．008
(3)噴淋管應(yīng)為雙面鍍鋅鋼管，以防止噴淋管和
接頭等銹蝕引起噴頭堵塞口 。
(4)在每一圈消防噴淋環(huán)管最低處設(shè)置1個(gè)直
徑為4～6 mm 的排水孔，以防止環(huán)管內(nèi)積液。
(5)噴淋管應(yīng)對(duì)稱布置，以便于設(shè)計(jì)和施工。在
施工過(guò)程中噴淋管與支柱或者梯子沖突時(shí)，應(yīng)當(dāng)避
開(kāi)或切斷，并用盲板密封。
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(GB 5026 l 2OO5．Code for Installation and Commis—
sioning of Sprinkler Systems[S]．)
(杜編)
收稿日期：2014-03—24
作者簡(jiǎn)介：高楊(1982～)，男(土家族)，湖北恩施人，工程師，碩士，從事閥門(mén)設(shè)計(jì)工作。
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增刊1 高楊，等：氟塑料襯里式安全閥設(shè)計(jì)
Design of Fluoroplastic Lining Safety Valves
GAO Yang，DUAN M iao—miao
(Safety Valve Department，Beij ing Aerospace Petrochemical Technology and
Equipment Engineering Corporation，Beijing i001 76，China)
Abstract： The fluoroplastic lining safety valves are corrosion—resistant and cheap，which are
widely used in highly corrosive area．Using the inj ection molding method instead of the rotational
molding method，the problems such as the uniformity of liner thickness，the depth of bubbles in
the liner and the uncertainty position of bubbles are solved，and the costs are reduced． The dis—
charge pressure and blowdown pressure can be adj usted by the design of the adj ustable disk hold
ers．The design of the O—ring sealing structure can meet the requirement of no leakage．
Key words： safety valve；fluoroplastic；lining；design
安全閥是一種用于壓力系統(tǒng)超壓保護(hù)的特種設(shè)
備，是一種自動(dòng)閥門(mén)。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到整定壓力時(shí)，
它不借助任何外力，而是利用介質(zhì)本身的力來(lái)排出
一定額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過(guò)預(yù)定
的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常時(shí)，閥門(mén)將再行關(guān)閉以
防止介質(zhì)繼續(xù)流出。在部分腐蝕性很強(qiáng)的行業(yè)中，
生產(chǎn)過(guò)程中的原料、工藝介質(zhì)及成品，例如飽和鹽
水、濕氯氣、燒堿、鹽酸、硝酸及硫酸等均具有極強(qiáng)的
化學(xué)腐蝕性，處在電、化學(xué)介質(zhì)的酸、堿、鹽環(huán)境中，
安全閥的抗腐蝕性能顯得尤為重要_1 ]。
氟塑料襯里式安全閥具有耐腐蝕、成本較低等
優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于各種具有較強(qiáng)腐蝕的工況。氟塑
料襯里工藝包括滾塑成型工藝、注塑成型、模壓成
厚度不均、襯層氣泡較深及氣泡位置無(wú)法確定等缺
點(diǎn)，采取注塑成型不僅可以解決這些問(wèn)題，還可以顯
著降低生產(chǎn)的綜合成本。在升力結(jié)構(gòu)方面，通過(guò)設(shè)
計(jì)可調(diào)式反沖盤(pán)可對(duì)安全閥排放壓力和回座壓力進(jìn)
行調(diào)節(jié)。在密封結(jié)構(gòu)方面，采用()型圈密封結(jié)構(gòu)，
可以達(dá)到較高的密封性能，降低劇毒、高污染介質(zhì)的
泄漏，對(duì)于節(jié)能減排具有重要意義。
文中對(duì)氟塑料襯里式安全閥的設(shè)計(jì)和襯里工藝
進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
l 襯里式安全閥襯里材料選擇
氟塑料具有介電性能優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕、耐高低
溫、不吸水及摩擦因數(shù)低等性能，常用的氟塑料及其
型、擠出成型及涂覆等 。滾塑成型工藝具有襯層 特性見(jiàn)表1。
表l 常用氟塑料特性
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· 26 · 石油化工設(shè)備 2014年第43卷
從表1可以看出，PVC、PO及PE耐高溫性能
較差，但價(jià)格較便宜，可用于常溫和介質(zhì)工況不太惡
劣的場(chǎng)合，如鹽水。F40對(duì)金屬具有較強(qiáng)粘結(jié)性，可
用于較高溫度、介質(zhì)中含氯的情況，但價(jià)格較高。
F40和PO對(duì)金屬具有較強(qiáng)粘結(jié)性，可用于滾塑成
型工藝。PVDF韌性好、易成型，很適合注塑成型工
藝，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，但對(duì)金屬的粘結(jié)性不如F40
和PO，所以需要設(shè)計(jì)專門(mén)的結(jié)構(gòu)以防止氟塑料發(fā)
生翹曲。
2 襯里式安全閥襯里工藝選擇
常用氟塑料襯里工藝有滾塑成型、注塑成型、模
壓成型、擠出成型及涂覆等。
滾塑成型是將塑料加熱熔化后用離心旋轉(zhuǎn)的方
法，使材料充滿整個(gè)需要襯里的表面，并且粘在工件
上，這種工藝適用于形狀規(guī)則的零件，例如管材等。
安全閥閥座內(nèi)外兩側(cè)都需要襯里(圖1)，內(nèi)側(cè)材料
在離心旋轉(zhuǎn)中很容易貼合在金屬表面，氣泡較少，但
外側(cè)材料受到的是向外的離心力，襯里材料和金屬
之間易產(chǎn)生氣泡，且氣泡的位置無(wú)法確定，有時(shí)氣泡
還會(huì)出現(xiàn)在密封面上，氣泡大且深的無(wú)法滿足使用
要求，只能重新成型。對(duì)于安全閥閥體，由于形狀比
較復(fù)雜，滾塑成型不能保證襯里厚度均勻，氣泡位置
也無(wú)法控制，給后續(xù)加工帶來(lái)很多困難。因此，滾塑
成型一般用于管道的內(nèi)部襯里，對(duì)于襯里式安全閥
結(jié)構(gòu)，這種加工工藝無(wú)法徹底解決氣泡和厚度均勻
的問(wèn)題，廢品率較高。
圖l 襯里安全閥結(jié)構(gòu)示圖
尾槽
常用的襯里工藝還有注塑成型工藝 ]，一般用
于生產(chǎn)厚度均勻、型腔和外觀復(fù)雜的襯里結(jié)構(gòu)。注
塑成型是將一定量的塑料放入成型的模腔中，在加
熱爐內(nèi)加熱到一定溫度，并在壓力作用下讓塑料熔
融流動(dòng)，緩慢充滿整個(gè)型腔。待冷卻到一定溫度后
打開(kāi)模具成為成品，從而完成模壓過(guò)程。
注塑成型工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)可以保證襯層厚度均勻，并可根據(jù)需要改變
局部襯層厚度。
(2)產(chǎn)生的氣泡一般只存在于表層，可以有效減
少加工過(guò)程中材料和金屬之間產(chǎn)生的氣泡。
(3)可以控制氣泡產(chǎn)生的位置。
(4)注塑成型工藝的長(zhǎng)期襯里成本遠(yuǎn)低于滾塑
成型工藝成本。
氟塑料的收縮率大于金屬的收縮率，在注塑成
型過(guò)程中，由于中心材料向里收縮，翻邊邊緣處就會(huì)
起翹。為此，在閥體和閥座上開(kāi)設(shè)了如圖1所示的
燕尾槽。澆注時(shí)襯里材料填滿燕尾槽，冷卻時(shí)燕尾
槽漸縮口內(nèi)的材料牢牢固定住槽口處襯里層，從而
顯著減小邊緣處的變形。
3 襯里式安全閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3．1 密封結(jié)構(gòu)
為最大程度降低介質(zhì)的泄漏，襯里式安全閥的
密封結(jié)構(gòu)可以采用0型圈密封結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。通過(guò)
采取O型圈密封結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在90 整定壓力下
1 min內(nèi)無(wú)泄漏，滿足API 527~泄壓閥閥座的密封
性》_8 中的密封要求。
反沖盤(pán)
反沖盤(pán)調(diào)節(jié)圈
閥座
圖2 襯里式安全閥密封結(jié)構(gòu)及升力結(jié)構(gòu)示圖
3．2 升力結(jié)構(gòu)
由于襯里式安全閥閥座外層包覆有非金屬材
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增刊l 高楊，等：氟塑料襯里式安全閥設(shè)計(jì)
料，因此采用如圖2所示的升力結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)可調(diào)式
反沖盤(pán)，可對(duì)安全閥排放壓力和回座壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過(guò)調(diào)節(jié)反沖盤(pán)調(diào)節(jié)圈來(lái)調(diào)整反沖盤(pán)錐角處與閥座
的流道間隙，即隨著調(diào)節(jié)圈深度H 的減小，反沖盤(pán)
錐角處與閥座的間隙逐漸增大，從而改變了蓄壓腔
的大小。這種結(jié)構(gòu)提高了襯里式安全閥的技術(shù)性能
指標(biāo)，使襯里式安全閥的排放壓力和回座壓力具有
較好的調(diào)節(jié)性。
4 襯里式安全閥性能試驗(yàn)結(jié)果
在參照ASME PTC25-2008{泄壓裝置性能試
驗(yàn)規(guī)范》【一?！恳蠼ㄔ斓娜阅軞怏w安全閥試驗(yàn)裝置
上進(jìn)行襯里式安全閥的性能試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)結(jié)果
見(jiàn)表2。
從表2可以看出，通過(guò)調(diào)整反沖盤(pán)調(diào)節(jié)圈深度
H，可以對(duì)襯里式安全閥的排放壓力和回座壓力進(jìn)
行調(diào)節(jié)，可滿足ASME W 2O13《鍋爐與壓力容器
規(guī)范》第Ⅷ卷口叩的技術(shù)指標(biāo)要求。
表2 襯里式安全閥試驗(yàn)結(jié)果
5 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于氟塑料襯里式安全閥襯里材料的選擇，
F40和P()對(duì)金屬具有較強(qiáng)粘結(jié)性，可用于滾塑成
型工藝；PVDF韌性好、易成型，適合用于注塑成型
工藝。
襯里式安全閥的襯里工藝宜采用注塑成型工
藝，采用注塑成型工藝不僅可以改進(jìn)滾塑成型工藝
襯層厚度不均、襯層氣泡較深、氣泡位置無(wú)法確定等
問(wèn)題，還可以顯著降低生產(chǎn)成本。
襯里式安全閥的密封結(jié)構(gòu)采用。型圈密封結(jié)
構(gòu)，可以達(dá)到較高的密封性能，減少劇毒、高污染介
質(zhì)的泄漏。
襯里式安全閥內(nèi)設(shè)計(jì)可調(diào)式反沖盤(pán)，可對(duì)安
全閥的排放壓力和回座壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，試驗(yàn)證明
該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)排放壓力和回座壓力具有較好的調(diào)
節(jié)作用。
該氟塑料襯里式安全閥產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于氯堿
相關(guān)領(lǐng)域的多個(gè)裝置上，性能良好，具有良好的市場(chǎng)
應(yīng)用前景。
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