Криогенная арматура

В криогенной технике применяются все виды трубопроводной арматуры, используемые в других отраслях промышленности: клапаны, задвижки, краны, заслонки, регулирующая, обратная и предохранительная арматура.

Специфика криогенных сред, к которым относятся: гелий, водород, фтор, неон, азот, кислород, углеводороды и др., применяемых как в жидком, так и в газообразном состоянии при температурах до минус 260 градусов С, предъявляет свои требования к конструкциям криогенной арматуры, что отличает её от арматуры, применяемой при других условиях эксплуатации.

Общие требования, предъявляемые ко всем видам криогенной арматуры:

1. Металлы, применяемые для криогенной арматуры, должны иметь ударную вязкость не ниже  2 кг·см/см2 при той температуре, на которую они эксплуатируются, и обладать способностью сохранять свои механические и пластические свойства в условиях длительной эксплуатации при сверхнизких температурах.

2. Арматура, длительно работающая в условиях сверхнизких температур, выполняется, как правило, удлинённой, когда сальник или сильфон, герметизирующая прокладка и узел управления выносятся в тёплую зону с целью обеспечения их надёжной работы.

Расстояние от оси трубопровода до тёплой зоны принимается 400 мм и больше.

За счёт этого жидкая среда испаряется в тёплой зоне и создаёт газовый тепловой барьер.

3. Установленная на трубопроводе арматура должна иметь тепловую изоляцию, обеспечивающую уменьшение теплопритока к среде и снижающую её испарение. Вид изоляции может быть различным и принимается по виду изоляции всего трубопровода.

Необходимость в высококачественной изоляции вызвана тем, что с понижением температуры теплопритоки из окружающей среды возрастают, а их отрицательное влияние резко увеличивается.

4. Присоединение арматуры к трубопроводу выполняется фланцевым или штуцерно-ниппельным, обеспечивающим достаточную степень герметичности при колебаниях температуры и теплосменах.

Арматура с вакуумной теплоизоляцией, а также арматура для сред с высокой проникающей способностью и взрывоопасных сред выполняется с присоединением к трубопроводу на сварке.

5. Следует учитывать в конструкциях также следующие факторы: влияние низких температур на размеры деталей, вопросы заеданий (подбора пар трения), а также совместимость рабочей среды со смазкой, которая в холодной зоне, как правило, не применяется, а используется в «тёплой зоне».

Конструкция узлов криогенной арматуры

Криогенная арматура состоит из тех же узлов, что и арматура, предназначенная на нормальные условия эксплуатации.

1. Сильфоннный узел – применяется на все среды ( особенно с высокой проникающей способностью) на давление до 200 кгс/см2.

Для предотвращения быстрого выхода из строя сильфона от обмерзания гофр его помещают в тёплую зону (удлинённая арматура) или создают герметичную полость за ним для предотвращения подсасывания влажного воздуха из атмосферы.

Сильфоны применяются, как правило, многослойные из стали 08Х18Н10Т.

2. Уплотнение в затворе выполняется из фторопласта 4 для давления до 64 кгс/см2 и «металл по металлу» (конусное) для давления свыше 64 кгс/см2.

3. Корпус выполняется удлинённым. Для обеспечения более качественного выполнения уплотнительной поверхности седла корпус делается составным из двух частей, которые соединяются после притирки на резьбе и обваривают «на ус».  Такая конструкция делает корпус ремонтноспособным и более технологичным в изготовлении.

4. Узел сальника – в качестве материала набивки (колец) сальника применяется фторопласт 4, асбестовый шнур с пропиткой суспензией фторопласта или терморасширенный графит. Для взрывоопасных сред применяют сальник с отводом протечек.

Только при условии выполнений перечисленных выше требований криогенная арматура будет надёжно работать в условиях длительного воздействия криогенных температур.