低溫閥閥桿梯形螺紋公差的研究
根據(jù)材料在低溫時(shí)的線膨脹系數(shù),從理論上對低溫閥閥桿梯形螺紋精度等級進(jìn)行了分析研究,確認(rèn)常用材料的暗桿閥門梯形螺紋在-196℃的最低溫度工況,采用9級精度等級是合理的,沒有必要過分地加大梯形螺紋副間隙。
1、概述
低溫閥在液氮和液氧等液態(tài)介質(zhì)的制造、儲運(yùn)和使用過程中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)不同的介質(zhì),低溫閥使用溫度等級分為≥ -46℃、≥ - 101℃、≥-196℃三個(gè)級別。JB/T9081-1999《空氣分離設(shè)備用低溫截止閥和節(jié)流閥技術(shù)條件》中規(guī)定,梯形螺紋的公差等級按GB/T 597614規(guī)定的9級。該條款是根據(jù)試驗(yàn)制訂的,適用于各種低溫范圍和各種低溫結(jié)構(gòu)。但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn),制造廠實(shí)際采用的梯形螺紋公差遠(yuǎn)比9級大得多。由此可見,有必要通過理論分析,確定低溫閥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對閥桿螺紋副公差等級規(guī)定的合理性。
2、分析
為了適應(yīng)低溫閥的使用工況,梯形螺紋副的材料都是特殊選擇的,螺母的材料與螺桿的材料不同,多數(shù)螺桿用304不銹鋼,螺母用青銅或黃銅。由于材料不同,所以線膨脹系數(shù)也不一致。常溫條件下加工的梯形螺紋副零件在低溫條件下使用會產(chǎn)生徑向和軸向收縮,使螺距產(chǎn)生誤差,在螺桿螺紋的總長度內(nèi)螺距產(chǎn)生較大的累積誤差,使螺紋副間隙減小,可能使螺桿的運(yùn)動發(fā)生困難。通常,普通機(jī)床絲杠的梯形螺紋副采用8e精度,因此低溫閥在最低使用溫度下的梯形螺紋副間隙只要不小于常溫下8e精度的配合間隙(表1) ,就能確保閥門開關(guān)順利。
表1 DN40的低溫截止閥梯形螺紋副公差 mm
7、結(jié)語
通過按照設(shè)計(jì)工況估算設(shè)計(jì)壽命期間缺陷的疲勞擴(kuò)展?fàn)顟B(tài), 確定了焊縫1和焊縫2缺陷擴(kuò)展后,仍為埋藏缺陷。按照水平1和水平2的評定程序?qū)缚p1和焊縫2缺陷進(jìn)行斷裂評定, 結(jié)果表明, 在設(shè)計(jì)工況和設(shè)計(jì)壽命期間帶缺陷止回閥焊縫是安全的。鑒于止回閥的安全性十分重要, 實(shí)際工況也存在不確定性, 建議在檢修維護(hù)的適當(dāng)時(shí)機(jī), 對已存在的焊接缺陷進(jìn)行無損檢測, 檢查缺陷實(shí)際狀況。
參考文獻(xiàn)
〔1〕 BS 7910 - 1999, 金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗(yàn)收評定方法導(dǎo)則〔S〕
