低温试验是对DQ41型低温球阀性能验证的一个重要手段
- 发布时间：2015-02-05
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阀门低温试验是检验DQ41型低温球阀在低温模拟工况环境下的性能，可以对DQ41型低温球阀整机性能作出评价。目前，阀门低温试验所执行的标准主要是：GB/T24925-2010、BS6364:1984等。低温试验的主要内容有:检验密封件、填料、上密封等处的密封情况；整机带压工况的操作性能等。检测参数有:阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、填料函、冷媒及环境温度；阀门出口端的瞬间泄漏量、累积泄漏量和平均泄漏量；试验介质压力极其变动情况。试验介质一般为氦气。
低温试验前，应使受试阀门充分干燥，去除阀内的油脂及杂物。将DQ41型低温球阀安装在低温试验槽内，连接好所有接头，保证阀门填料部分位于保温盖以上，且温度保持在0℃以上。将阀门浸入低温介质中，低温介质盖住阀体与阀盖连接部分上端，或使用喷嘴向阀门的阀盖颈部以下均匀喷淋低温介质，使阀门冷却至相应的试验温度。保持一定的时间，直到各处的温度稳定为止，温度变化应在±5℃以内。开关阀门若干次，检验其低温操作性能；关闭阀门，按正常流向加压，进行密封试验。再将阀门处于半开状态，关闭出口端的针型阀，检验阀门填料、阀体和阀盖连接处的密封性。将试验结果与相应标准对照，判定结果，形成结论。
外冷法带来的问题是使DQ41型低温球阀在试验初期产生一个与实际工况相反的温度梯度，对低温球阀而言，阀体和阀盖快速冷却，产生体积收缩，而此时球体、阀座尚未*冷透，特别是由于非金属阀座的隔热作用，进一步延缓了热量传递过程。此时，原有的配合被改变，非金属阀座或组合阀座的非金属密封圈可能会受到过度挤压，造成各部件动作困难，我们姑且称这种现象为:低温抱死。低温抱死会使非金属阀座产生*性变形，即所谓“冷流”现象，并且，聚四氟乙烯等非金属材料的热膨胀系数要大于金属材料，随着内、外温度的逐渐平衡，内件收缩，密封比压降低或消失，密封副失效。即使低温试验合格的产品，由于低温管道实际工况的温度梯度可能始终存在，阀门壳体的温度水平高于内件，装配时预加的密封比压会有所降低，仍可能会造成密封效果下降。
目前DQ41型低温球阀，特别是LNG等介质用超DQ41型低温球阀的金属用材主要以304、304L、316、316L等Ni—Cr奥氏体不锈钢为主，这类材料在低温下仍能保持较好的强度和韧性，但这类材料也存在着某些不足，这些材料都属于亚稳定型不锈钢，在低温下会发生向马氏体的金相转变，由于体心立方晶格的马氏体致密度低于面心立方晶格的奥氏体，低温相变后会引起体积膨胀而导致零件变形。此外，温度降低还会造成金属结构的收缩，由于零件各部分收缩不均匀，就产生了温度应力，当温度应力超出了材料的屈服极*，零件将产生不可逆的*变形。因此，DQ41型低温球阀零部件的深冷处理工艺是很关键的，深冷处理的目的就是使这些相变和变形在精加工之前充分发生，以保证成品零、部件的结构稳定。零部件没有经过深冷处理的DQ41型低温球阀在进入低温环境后可能会造成整机性能全面失效。
DQ41型低温球阀的非金属阀座一般以聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等构成，PTFE和PCTFE的理论脆化温度均为-180～-195℃，但实际上，商业化采购的产品远达不到这样的温度，阀座的低温脆性带来的损害有时是严重的，脆化后的阀座已失去了弹性补偿能力，如果球体精度没有足够高，很难达到密封要求，特别对于中国标准规定的软密封阀座的零泄漏要求。此外，脆化后的阀座硬度急剧升高，有可能造成球体表面损伤或阀座脆裂。