氧閥設(shè)計注意事項

1、研發(fā)中心內(nèi)部資料氧氣 閥門設(shè)計與研制注意事項編制:陳正立僅做參考，本文與標準沖突的地方”按相關(guān)標準執(zhí)行共頁2011年XX月XX日發(fā)布2011年XX月XX日實施Q/ZF XX-2011河南航天液壓氣動技術(shù)有限公司發(fā)布1氧氣閥門設(shè)計與研制注意事項1序論隨看工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展,高參數(shù)（高遍、超低溫、高壓）氧氣閥門的參數(shù)范圍也在不斷提 高，氧氣閥門的需求量和需求范圍也在不斷擴大。新工藝、新裝置的不斷出現(xiàn)，對氧氣閥的要求越來越嚴,同時氧氣閥的參數(shù)越來越高。高溫、 局壓、局遍局壓氧氣介質(zhì)均屬于易燃易爆危險品。氧氣與其他介質(zhì)的根本區(qū)別在于， 氧氣是助燃劑,氧氣燃燒不需要任其它助燃劑;特別是高 溫高壓氧氣不

2、能遇到任何一點火星。所以，防靜電性能是氧氣閥門穩(wěn)定運行的重要保證,防靜電措 施包含在氧氣閥門設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗、包裝運輸、倉儲等各個方面,其中設(shè)計方面包括流道的尺寸、 形狀、內(nèi)表面情況,材料選擇,密封面設(shè)計，閥芯、閥桿防轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，閥桿螺母防塵措施，閥門零 部件加工,等等,特別是對高溫高壓氧氣閥門,這些要求更為重要、更為嚴格,從結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材 到加工都有嚴格要求。2范圍本規(guī)范主要提出了在氧閥的設(shè)計過程中的選材、設(shè)計、裝配、試驗、清洗過程中的注意事項及 所在過程中推薦選用的輔助材料。3參考標準3.1GB/T16912深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程3.2IGC Doc 13/02/E0XYG

3、EN PIPELINE SYSTEMS3.3鋼鐵企業(yè)燃氣設(shè)計參數(shù)資料氧氣部分。4設(shè)計原則4.1 為了保證氧氣閥門的密封性和工作安全性,應盡可能消除一切產(chǎn)生靜電的因素，設(shè)置防靜 電結(jié)構(gòu),具體要要求可依據(jù) BS5153 相關(guān)規(guī)定。4.2 確定合理的密封面寬度，需要計算出能夠承受必需密封力的最小密封面寬度，同時還需要 分析各種因素對密封性能的影響。4.3 根據(jù)閥門使用的環(huán)境、介質(zhì)、溫度、成本等,合理選擇所需材質(zhì)。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材,氧氣閥門既有良好的密封性,又具有安全的防靜電性能。同時又 能保證產(chǎn)品的經(jīng)濟性5設(shè)計注意事項5.1 氧氣介質(zhì)流束經(jīng)過的流道內(nèi)腔表面要光滑、流暢,退刀槽加工要倒圓角。1

4、5.2 閥門內(nèi)部零件銳角倒鈍倒圓,無棱角、尖角、無凹凸不平、無突變。5.3 利用流體力學原理分析介質(zhì)在流道內(nèi)的流動情況， 確定閥體的介質(zhì)流道形狀盡可能采用流 線形。5.4 保證介質(zhì)在流動過程中沒有壓力凸變，沒有流束的方向凸變，閥體內(nèi)腔中不能有任何固形 物，從而防止產(chǎn)生靜電。5.5 應具有良好的防靜電結(jié)構(gòu),接地電阻不大于 10 歐姆，法蘭間電阻不大于 0.03 歐姆，具 體可參照BS5351 相關(guān)規(guī)定。5.6 對于電磁閥的設(shè)計,還應符合 GB50058爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范相關(guān) 防爆要求6設(shè)計選材注意事項6.1 常溫高壓(常壓)氧閥材料選用原則,如 TC4 等(因鈦合金中的鈦在常溫時

5、易于氧結(jié)合,在零件表面生成致密地氧化物保護膜, 而在 540 度左右時會與氧發(fā)生劇烈氧化反應 X,禁止選用聚酰亞胺作為密封件。,如 lCrl8Ni9Ti(321), 0Crl9Nil0Ti 等。，要選不氧化，不銹蝕、含碳量盡量低，以減少氧氣在高速流動進，與鋼中的碳摩擦產(chǎn)生火花, 因此常選用如下低碳級、超低碳級的不銹鋼。鍛件:ASTM A182 F304fF304L , F316fF316L 等；棒材：ASTM A276 S31600,S31603, S30400, S30403, S34700 等棒材：奧氏體鋼：GB/T1220 :022Crl7Nil2Mo2(316L), 06Crl7NI1

6、2Mo2(316),022Crl9Nil0(304L)f06Crl9Nil0(304)f06Crl8NillNb (347)等;馬氏體鋼:GB/T1220 : lCrl3,2Crl3 , lCrl7Ni2 等,推薦選用 lCrl7Ni2馬氏體鋼:ASTM A276 : S41000 (lCrl3 ) $42000 ( 2Crl3 ) ,S43100(lCrl7Ni2) 等,推薦選用S43100沉淀硬化鋼：ASTM A276 S27400 ( 17-4PH )雙向鋼:ASTM A276 S31803fSAF2205鑄件：ASTM A351 CF8 , CF3 , CF8M , CF3M , CF

7、8C 等，當選用不銹鋼鑄件時，必須要進 行酸洗，以清除閥門中內(nèi)腔的粘砂和氧化物等雜質(zhì)。,為了提高氧氣閥門，在高壓純氧中的抗阻燃效果，閥門的材質(zhì)可選用安全等級更高的鎮(zhèn)基合 金。鎮(zhèn)基合金 ASTM B164 Monel400,Monel K500 , M35-1ASTM A494 CY-40因康乃爾合金 ASTM B164-A inconel600,inconel625, inconel718哈氏合金 Hasalloy c-276鎮(zhèn)基合金:inconel625 , inconel7501彈簧用不銹鋼絲：302 (lCrl8Ni9), 0Crl9Nil0/0Crl7Ni7AI,0Crl7Nil2Mo

8、2(摘自 GB/T1239.6fP655，表 2 )銅及銅合金線材：GB/T21652 QSi3-l, QSn4-3, QSn6.5-0.1, QSn6.5-0.4, QSn7-0.2(摘自 GB/T1239.6 , P655 ,表 2)彼青銅線：YS/T571 Qbe2 (摘自 GB/T1239.6 , P655，表 2 )6.1.8 當壓力不大于 15Mpa 時，承壓部件可選用銅及銅合金。如鉛黃銅 HPb59-l,鋁青銅 QAL9-4 ,QAL10-4-1.5 ,黃銅 H62 等。6.1.9 密封件可選用：紫銅(T4-M J3-M ,T2-M ),軟鋁,PTFE( F4)/PCTFE( F

9、3) JEFLON (F46),聚四乙稀纏繞墊片，柔性石墨，柔性石墨纏繞墊片,ASTM B164-A Nickel200 也可選用相關(guān)材質(zhì)不銹鋼(如304,316 , 304L , 316L )制成的波紋管進行密封等。橡膠密封圈可選用： 3160,3180,5160,8380,8360, FM-2DzVITON 若無 A (氟橡膠 A401C ), Karez(全氟橡膠)等,聚四氟折舂濾芯,聚丙稀折舂濾芯,陶瓷濾芯等。,7804 , FL-10 ,鼠素油等，推薦使用 7805o6. 2 高溫高壓氧閥設(shè)計原則高溫高壓氧氣介質(zhì)屬于易燃易爆危險品， 高溫高壓氧氣管路和閥門屬于最高要求等級 的設(shè)備。

10、我國氧氣閥門的安全技術(shù)要求按國家標準 GB16912-1997 氧氣及相關(guān)氣體安 全技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，氧氣閥門的設(shè)計、制造和檢驗按機械行業(yè)標準 JB/T10530-2005 氧氣用截止閥的規(guī)定，該標準規(guī)定的氧氣閥門參數(shù)范圍是：公稱直徑:DN150 , 公稱壓力：PN40 ,設(shè)計溫度:DT150C ,工作介質(zhì)：純氧氣,超過這個參數(shù)范圍的 氧氣閥門，目前國內(nèi)還沒有標準依據(jù)。依據(jù)我國氧氣閥門專用標準 JB/T10530-2005氧 氣用截止閥規(guī)定的參數(shù)，生產(chǎn)氧氣閥門的參數(shù)一般是，工作壓力 OPs2.0MPa,工作溫度OT120C,ifD 閥門選用一般原則，此時對應的設(shè)計壓力 DP4.0MPa,設(shè)計溫度

11、 DT 15。的手動閥門,在開、關(guān)前應采取減小主閥門前后壓差的安全措施。8.3 維護&3.1 閥門應定期進行維護、保養(yǎng)或檢測,以保證閥門的安全性和密封性。&3.2 閥門的維護、保養(yǎng),包括修理只應由閥門的制造廠或其他有資格單位來執(zhí)行。8.3.3 閥門在維護過程中的關(guān)鍵零件應由原制造廠提供或滿足原零件的技術(shù)要求。附頁氧氣閥門及管道燃燒爆炸原因及預防措施一:原因分析1.氧氣管道中的鐵銹、焊渣及其它雜質(zhì)與管道內(nèi)壁摩擦,或與閥板、彎管沖撞以及這些物質(zhì)間的相互沖撞,產(chǎn)生高溫而燃燒。其危險性與雜質(zhì)的種類、粒度和氧氣流速有直接關(guān)系,如：管道中混有氧化鐵皮或焊渣, 而氧氣在彎管中的流速為 44

12、米每秒時,產(chǎn)生的高溫能使管壁燒紅。如雜質(zhì)為焦炭粒而氧氣流 速為 30 米每秒;或雜質(zhì)為無煙煤而氧氣流速為 13 米每秒時,也能使管壁燒紅。 鐵粉的粒度與 燃燒遍度的關(guān)系如下表所列:粒度（目）題（C ）10-2042120-3040830-503921003852003152.氧氣管道及其配件中的油脂、溶劑和橡膠等低熔點的可燃物質(zhì)，在高純度和高壓力的氧氣流中在局高溫下會迅速燃燒，其燃點如下表所示：1幾種可燃物在氧氣中的燃點名稱氧氣中的燃點C潤滑油273 - 305鋼紙墊304橡膠130 -170氟橡膠474三氯乙烯392聚四氟乙烯5073. 絕熱壓縮產(chǎn)生的高溫使可燃燒。氧氣管道中閥門前后的壓力差

13、很大，例如閥前為 150 大氣壓，溫度 20C，閥后為常壓(1 大氣壓當閥門急驟打開時,閥后氣體遍度根據(jù)絕熱壓縮公式計算可達:T2 = T1 ( P24-P1 ) 0.2857142 二 293 ( 1514-1 ) 0.2857142= 1228K = 955C式中：T2 -閥后絕對溫度;T1 -閥前絕對溫度；P2 -閥前壓力；P1 -閥后壓力；K-常數(shù)(氧的常數(shù)為 1.4);(K-l) -?K= (1.4 -1) 4-1.4 = 0.2857142這個溫度基本上已接近幾種常用金屬的熔點。4. 在氧氣管道的氣流出口或調(diào)節(jié)閥處會產(chǎn)生靜電。當氧氣完全干燥又帶有金屬微?；驂m埃時能使靜電放電，電位差

14、可達 6000 -7000 伏(由于液氧的電阻率比較大,約 1.10X10 的 14 次方，所以液氧系統(tǒng)的設(shè)備管道如不接地，也會產(chǎn)生高達數(shù)千伏的靜電電位，并有放電危險 15.在高壓純氧中，可燃物燃點降低是氧氣管道閥門誘因,其危險性是非常大的。試驗證明，看 火的引爆能與壓力平方成反比，這些也都對氧氣閥門構(gòu)成極大的威協(xié)。二預防措施1. 焊接氧氣管道時，必須將管內(nèi)氧氣排盡,并用氮氣置換,當排出的氣體中含氧量低于21%時方可動火，不要使焊瘤在管道內(nèi)部突出,并不得將焊渣留在管道時，以免摩擦發(fā)生事 故。2. 閥前、閥后、彎管、變徑管和三通等部位應采用銅管或不銹鋼管或鎮(zhèn)基合金管。3. 彎頭不要采用折皺彎管；

15、管接頭不得采用有機物填料，填料及法蘭密封墊應采用不易燃燒的石棉、聚四氟乙烯、退火銅片、退火鋁片等；4. 氧氣機器加裝過濾器,開閉閥門動作要緩慢；5. 液氧管路面在配置時，不要有過多的彎曲,尤其是在下彎處，否則宜造成死角，有使乙塊在此處濃縮和積聚的可能。6. 閥中的毛刺必須要去除干凈，嚴格按 QJ239 標準來進行多余物的控制。7. 氧氣管道中最高流速不應超過 GB/T16912-2008深度冷靜凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技 術(shù)規(guī)程,P23,表 9 相關(guān)規(guī)定。9.建議氧閥使用的非金屬材質(zhì)進行非金屬材料在含量氧純度 99.5%的氧氣沖擊試驗。具體標準 可參照GB10877 附錄 B。1自由公差標準

16、摘錄1未注尺寸公差2未注形位公差-說明本摘錄了設(shè)計和制造中一般未注公差的線性、角度尺寸和未注形狀、位置公差應遵循的國 家標準及精度等級。說明：A 圖紙或規(guī)范已有未注公差規(guī)定的,按圖紙或規(guī)范的要求執(zhí)行；B 標準緊固件或公司設(shè)計的非標準緊固件，未注公差按 GB3103.1B 級（蝮栓、螺釘、螺柱、 螺母）和 GB3103.3 B 級（平墊圈）執(zhí)行;二主要參考標準GB/T 1804-2000一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差GB/T 1184-1996形狀和位置公差未注公差值.三一般未注公差尺寸的公差1.尺寸公差1公司產(chǎn)品圖紙上一般未注公差尺寸的公差,按 GB/T1804 的規(guī)定選擇,本標準規(guī)定

17、本公司執(zhí)行未注公差尺寸的公差等級為中等 m 級。表 1 線性尺寸的極限偏差數(shù)值(mm)基本尺寸分段公差帶0.5-3366 3030-120120-400400-10001000-20002000 4000中等0.10.10.20.30.50.81.22表 2 倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值(mm)基本尺寸分段公差帶0.5-3366-3030中等 m0.20.512表 3 角度尺寸的極限偏差數(shù)值,其值按角度短邊長度確定，對圓錐角按圓錐素線長 度確定。長度分段,mm公差帶10-5050-120 120 400400中等130201052 形位公差產(chǎn)品圖紙上形狀和位置的未注公差值,可參照 GB

18、/T1184 的規(guī)定執(zhí)行，具體規(guī)定可按如下 要求如下：2.1 直線度、平面度執(zhí)行公差等級為 H 級，表 4 給出了直線度和平面度的未注公差值。選擇公差值時，對 于直線度應按其相應線的長度選擇；對于平面度應按其表面的較長一側(cè)或圓表面的直徑選 擇?；鹃L度范圍公爵級10-3030-100100-300300-10001000-3000H0.020.050.10.20.30.412.2 園度圓度的未注公差值等于標準的直徑公差值,但不能大于表 7 中規(guī)定的徑向圓跳動值。2 3 園柱度圓柱度的未注公差值不做規(guī)定，但應遵循下列原則：A 圓柱度誤差由三個部分組成：圓度、直線度和相對素線的平行度,而其中每一項

19、誤差均 由它們的注出公差或未注公差控制。B 如因功能要求，圓柱度應小于圓度、直線度和平行度的未注公差的綜合結(jié)果,應在被測要 素上按GB/T1182 的規(guī)定注出圓柱度公差值。C 采用包容要求。2.4 平行度平行度的未注公差值等于給出的尺寸公差值，或是直線度和平面度未注公差值中的相應公差 值取較大者。應取兩要素中的較長者作為基準，若兩要素的長度相等則可選任一要素為基準。2.5 sag執(zhí)行公差等級為 H 級，表 5 給出了垂直度的未注公差值。應取形成直角的兩邊中較長一邊作為基準較短的一邊作為被測要素若兩邊的長度相等則可取其中任意一邊為基準。表 5 垂直度未注公差值(mm)基本長度范圍公琴級100-3

20、00300-10001000-3000H0.20.30.40.52.6 對稱度執(zhí)行公差等級為 H 級，表 6 給出了對稱度的未注公差值。應取兩要素中的較長者作為基準，若兩要素的長度相等則可選任一要素為基準。注意,對稱度的未注公差值用于至少 兩個要素中的一個是中心平面，或兩個要素的軸線相互垂直。表 6 對稱度未注公差值(mm )基本長度范圍公導 級100-300300-10001000-3000H0.52.7 同軸度同軸度的未注公差值應小于或等于表 7 中規(guī)定的徑向圓跳動的未注公差值。 應取兩要素中 的較長者作為基準，若兩要素的長度相等則可選任一要素為基準。表 4 直線度和平面度的未注公差值(m

21、m )12.8 圓跳動執(zhí)行公差等級為 H 級，表 7 給出了圓跳動(徑向、端面和斜向)的未注公差值。對于圓跳動的未注公差值，應以設(shè)計或工藝給出的支承面作為基準，否則應取兩要素中的較長 者作為基準,若兩要素的長度相等則可選任一要素為基準。表 7 圓跳動未注公差值(mm)公差等級圓跳動公差值H0.13圖紙公差加工要求:盡可能按公差中間值作為目標加工尺寸。4未盡事宜按 GB/T1804、GB/T 1184. GB/T6414 規(guī)定執(zhí)行1常用用材質(zhì)摘錄ASTM A276 304L 棒材1 .制造方法材料經(jīng)過熱軋后必須進行熱處理，水銹、氧化皮必須通過酸洗或移除材料的方法去除。2. 化學成份1 ）必須進行

22、取樣分析2）化學成份必須符合下表一規(guī)定：（）（表一）CSiMnPSCrNiMax:0.03Max:1.00Max:2.00Max:0.045Max:0.030Max:20.00Min:18.00Max:11.0Min:8.003.機械性能1）屈服強度以 0.2%的范圍標定。2）強度符合表二強度規(guī)定。（表二）6s=205MPa6b=515MPa40%屮 350%4. 熱處理（固溶化熱處理）每25.4mm的壁厚,必須在1040C爐溫下至少保持1小時 （如果小于25.4mm則至少保持1小 時） ，即保持 1 小時/每 25.4mm ,然后迅速冷卻。15 內(nèi)外觀質(zhì)量要求1 ）夕卜觀必須無裂紋，透視探傷

23、材料無缺陷；2 ）材料表面不允許存在敲打、撞擊等留下的缺陷如棒材由于沖擊使得外圓縮變；3）不允許材料表面生銹；4 ）標記檢查必須符合我方關(guān)于標記要求的規(guī)定。6外觀規(guī)格和允許誤差1 ）必須符合 ASTM A276 304L 的規(guī)定；2 ）鍛造棒材的尺寸公差是獨立的。ASTM A276 304 棒材1 .制造方法材料經(jīng)過熱軋或鍛造后必須進行熱處理,水銹、氧化皮必須通過酸洗或移除材料的方法去除。2.化學成分1 ）必須進行取樣分析2 ）化學成分必須符合下表一規(guī)定：（表一）元素CSiMnpSCrNi(*1)Max(%)0.081.002.000.0450.03020.0010.50Min(%)-18.008.00*1:304 在 ASTM A276 中 Ni 含量為:8.0-11.0 ,在 JIS G4303 中 Ni 含量為:8.0010.50。3）如果單獨指定在 550C 以上工作，那么 C 元素的含量不能超過 0.04%。3.