تكنولوجيا ومعايير صمامات التبريد

الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304، 316L) يُستخدم على نطاق واسع في الصمامات المبردة نظرًا لمتانته الممتازة في درجات الحرارة المنخفضة. ومع ذلك، فهو مستقر جزئيًا في درجة حرارة الغرفة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون نقطة بدء تحول المارتنسيت (نقطة Ms، عادة ما بين -50 درجة مئوية و -100 درجة مئوية)، يتحول جزء من الأوستنيت بشكل لا رجعة فيه إلى مارتنسيت. يمثل هذا التحول الطوري خطرين رئيسيين: تمدد الحجم - المارتنسيت له حجم نوعي أكبر من الأوستنيت، مما يؤدي إلى تمدد حجمي موضعي؛ وإجهاد البنية المجهرية - التحول الطوري غير المنتظم واختلافات درجات الحرارة عبر مكونات الصمام المختلفة تولد إجهادات حرارية وبنيوية مجهرية معقدة. عندما تتجاوز هذه الإجهادات حد الخضوع للمادة، يحدث تشوه لدن دائم في الأجزاء الحاملة للضغط (خاصة أسطح إحكام الغلق المصقولة بدقة)، مما يدمر الدقة الهندسية المطلوبة للإحكام ويؤدي إلى تسرب داخلي.

للتخلص من هذا الخطر، يجب إجراء معالجة تبريد عميق تتضمن الغمر في النيتروجين السائل عند درجة حرارة -196 درجة مئوية قبل وبعد التشغيل الأولي:

تُحدث تحولًا لمعظم الأوستينيت غير المستقر إلى مارتنسيت. تُظهر القياسات أنه في هذه المرحلة، يمكن أن يصل متوسط تشوه سطح إحكام غلق مقعد الصمام إلى 2.25 ميكرومتر.

تُعاد صقل أسطح الإحكام المشوهة بالفعل إلى دقة التصميم.

يحفز تحويل الكميات المتبقية الضئيلة من الأوستينيت غير المستقر. نظرًا لأن الغالبية العظمى من التحول الطوري قد اكتملت خلال المعالجة الأولى، فإن التشوه بعد المعالجة الثانية صغير للغاية، بمتوسطات مقاسة تبلغ 0.37 ميكرومتر فقط، مما يلبي تمامًا متطلبات الإحكام العالية. يؤكد التحليل المجهري أنه بعد المعالجة الثانية، يكون الهيكل المجهري مستقرًا تقريبًا، مما يضمن بشكل أساسي الاستقرار البعدي للصمام في ظل ظروف التشغيل الفعلية ذات درجات الحرارة المنخفضة.

لتوحيد المتطلبات الفنية للصمامات المبردة، وضعت الدول والمناطق الصناعية الرئيسية في جميع أنحاء العالم معايير صارمة. المعايير الثلاثة الأكثر تأثيراً هي:

درجات حرارة الوسط من -196 درجة مئوية إلى -29 درجة مئوية، وضغوط اسمية PN16~PN400 / Class150~Class2500.

الإصدار 2019 من المعيار يتطلب صراحةً المعالجة المبردة لصمامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المستخدمة في ظروف الخدمة أقل من -100 درجة مئوية.

أحكام مفصلة حول مبادئ اختيار الفولاذ المصبوب لدرجات الحرارة المنخفضة (مثل LC3، LC9) والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

يوفر تحكمًا أكثر دقة في معدلات التسرب.

يفرض متطلبات صارمة على الانبعاثات المتسربة من جذع الصمام ووصلة الجسم والغطاء (على سبيل المثال، تسرب الجذع ≤ 100 جزء في المليون).

بوابات، كروية، فراشة، صمامات عدم رجوع، إلخ. أضاف إصدار 2019 صمامات عدم رجوع التدفق المحوري، وصمامات كروية ذات مدخل علوي، وصمامات فراشة ذات مدخل علوي.

باعتباره أحد أقدم المعايير المخصصة للصمامات ذات درجات الحرارة شديدة الانخفاض، تم اعتماد BS 6364 على نطاق واسع في صناعة الغاز الطبيعي المسال العالمية ويعمل كمواصفات دولية بحكم الأمر الواقع.

يفرض تصميم غطاء ممتد لضمان بقاء صندوق التعبئة عند درجة حرارة الغرفة، مما يمنع فشل التعبئة وتجمد الساق بسبب درجات الحرارة المنخفضة.

يحدد إجراءً كاملاً بدءًا من اختبار الضغط عند درجة حرارة الغرفة وصولاً إلى اختبار الأداء المبرد.

يوفر لوائح منهجية حول متانة المواد عند الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة، وإجراءات اللحام، والفحص غير الإتلافي، وما إلى ذلك.

يركز على المتطلبات المحددة لصمامات العزل (مثل صمامات البوابة، وصمامات الكرة، وصمامات الكروية) في تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة.

مصمم للاستخدام بالاقتران مع المعايير الأساسية مثل ISO 5208 (الصمامات الصناعية – اختبار الضغط).

يوفر أجهزة اختبار تبريد قياسية وإجراءات ومعايير قبول.

يؤكد على عناصر التصميم الرئيسية مثل فتحات تخفيف الضغط، والجذوع المقاومة للانفجار، والسلامة من الحرائق.

تُعد موثوقية الصمامات المبردة شريان الحياة للهندسة المبردة. من خلال عملية المعالجة المبردة العلمية ذات المرحلتين، يمكن حل مشكلة تشوه التحول الطوري في درجات الحرارة المنخفضة في الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل جذري. تشكل المعايير الرئيسية الثلاثة - GB/T 24925 و BS 6364 و ISO 28921 - نظامًا تنظيميًا تقنيًا يغطي السلسلة الكاملة للمواد والتصميم والتصنيع والاختبار. في الهندسة العملية، يجب اختيار المعيار (المعايير) المناسب واتباعه بناءً على موقع المشروع ومواصفات المالك وخصائص الوسائط لضمان التشغيل طويل الأمد والآمن والخالي من التسرب للصمامات في بيئات درجات الحرارة المنخفضة للغاية.