Häufige Probleme und Lösungen bei der Kryomediumprüfung von Tieftemperaturventilen

Tieftemperaturventilen sind die Kernkomponenten von Kryogensystemen, und ihre Leistung unter extrem niedrigen Temperaturbedingungen beeinflusst direkt die Sicherheit und Stabilität des Systems. Die Prüfung mit kryogenem Medium ist ein wichtiges Mittel zur Verifizierung der Leistung von Tiefkaltventilen; im praktischen Prüfprozess treten jedoch häufig zahlreiche typische Probleme auf, die den Fortschritt und die Genauigkeit der Prüfung beeinträchtigen. Laut Branchenstatistiken werden 75 % der Ausfälle bei Kryogenventilprüfungen durch verbreitete betriebliche Probleme verursacht. In diesem Blog werden die häufig auftretenden Probleme bei der Prüfung von Tiefkaltventilen mit kryogenem Medium systematisch dargestellt und entsprechende Lösungsansätze vorgestellt, um Fachkollegen aus der Branche dabei zu unterstützen, die Prüfeffizienz und -qualität zu verbessern.

1. Häufiges Problem 1: Vereisung und Blockierung des Ventils während der Prüfung

Während des kryogenen Tests friert das Ventil häufig ein und verklemmt sich, wodurch der Öffnungs- und Schließzyklus-Test nicht abgeschlossen werden kann. Dieses Problem macht 35 % aller Testausfälle aus. Die Hauptursachen sind: unzureichende Entfettung und Trocknung des Ventils, was zur Eisbildung im inneren Kanal des Ventils führt; die Stopfbuchse ist nicht kältebeständig und friert bei extrem niedrigen Temperaturen ein und verhärtet sich, wodurch der Spindelstock feststeckt; die Temperatur des Ventils ist nicht gleichmäßig, was zu lokaler Eisbildung führt.

Lösung: Vor dem Test sollte das Ventil vollständig entfettet und getrocknet werden, wobei professionelle Entfettungsmittel und Hochtemperatur-Trockenöfen eingesetzt werden, um sämtliches Fett und Feuchtigkeit zu entfernen; die Feuchtigkeitsmenge muss ≤ 0,05 % betragen; es ist eine kältebeständige Dichtung (z. B. PCTFE oder flexible Graphitdichtung) auszuwählen, um sicherzustellen, dass sie unter extrem tiefen Temperaturen ihre Elastizität behält; ein hochpräzises Temperaturregelungssystem ist einzusetzen, um eine gleichmäßige Abkühlung des Ventils zu gewährleisten und lokale Überkühlung zu vermeiden; die Temperaturgleichmäßigkeit darf eine Abweichung von ≤ ±2 °C nicht überschreiten.

2. Häufiges Problem 2: Zu hohe Leckrate das Ventil

Bei dem Kryogentest zur Dichtleistungsprüfung überschreitet die Leckrate des Ventils häufig den zulässigen Grenzwert; dies stellt eines der häufigsten Probleme dar und macht 30 % aller Prüffehlschläge aus. Die Hauptursachen hierfür sind: Sitz und Verschlusskörper des Ventils passen nicht dicht aufeinander, wodurch Spalte von mehr als 0,005 mm entstehen; die Dichtung wird während der Montage beschädigt; das Prüfmedium ist mit dem Dichtungsmaterial nicht kompatibel, was zu einer Schrumpfung und Verformung der Dichtung um mehr als 5 % führt.

Lösung: Vor der Prüfung die Passgenauigkeit von Ventilsitz und Ventilverschlusskörper überprüfen und bei Vorliegen von Spalten neu bearbeiten oder ersetzen; beim Montageprozess darauf achten, die Dichtung nicht zu beschädigen; das Prüfmedium entsprechend dem Dichtungsmaterial auswählen, um eine Kompatibilität zwischen Medium und Dichtung sicherzustellen und so eine durch chemische Reaktion oder Kälteschrumpfung verursachte Dichtungsverformung zu vermeiden. Nach der Verbesserung kann die Erfolgsquote der Dichtleistungsprüfung 99 % erreichen.

3. Häufiges Problem 3: Ungenaue Temperaturregelung während der Prüfung

Die Genauigkeit der Prüftemperaturregelung beeinflusst die Prüfergebnisse unmittelbar. In der praktischen Prüfung tritt häufig das Phänomen einer ungenauen Temperaturregelung auf, das 15 % der Prüffehler ausmacht; beispielsweise wird die eingestellte Prüftemperatur nicht erreicht oder die Temperaturschwankung ist zu groß (über ±1 °C). Die Hauptursachen hierfür sind: Der Temperatursensor ist nicht kalibriert, was zu ungenauen Temperaturmessungen führt; das Kühlsystem der Prüfkammer versagt, wodurch die Abkühlung verlangsamt oder die eingestellte Temperatur nicht gehalten werden kann; die Prüfkammer ist nicht dicht verschlossen, was zu einer Störung durch externe Temperatureinflüsse führt.

Lösung: Kalibrieren Sie den Temperatursensor vor dem Test, um die Genauigkeit der Temperaturmessung sicherzustellen; die Kalibrierungsfrist darf sechs Monate nicht überschreiten; überprüfen Sie das Kühlsystem der Prüfkammer regelmäßig und führen Sie bei einer Störung rechtzeitig Wartung und Reparatur durch; stellen Sie sicher, dass die Prüfkammer dicht verschlossen ist, und installieren Sie eine Wärmedämmung um die Prüfkammer herum, um externe Temperaturstörungen zu vermeiden. Nach der Verbesserung kann die Temperaturregelgenauigkeit ±0,5 °C erreichen.

4. Häufiges Problem 4: Ungenaue Druckprüfergebnisse

Bei der kryogenen Druckprüfung sind die Prüfergebnisse häufig ungenau und machen 12 % der Prüffehler aus, beispielsweise weicht der gemessene Öffnungsdruck des Ventils um mehr als ±3 % vom Sollwert ab. Die Hauptursachen hierfür sind: Die Druckprüfstand ist nicht kalibriert, was zu ungenauen Druckmessungen führt; das Ventil ist nicht dicht installiert, wodurch ein Druckverlust von mehr als 0,1 MPa/min entsteht; das Prüfmedium verdampft, was zu einem instabilen Druck führt.

Lösung: Kalibrieren Sie den Druckprüfstand vor der Prüfung, um die Genauigkeit der Druckmessung sicherzustellen; die Kalibrierfrist darf sechs Monate nicht überschreiten; installieren Sie das Ventil dicht und prüfen Sie vor der Prüfung den Verbindungsbereich auf Undichtigkeiten; wählen Sie ein Prüfmedium mit guter Tieftemperaturstabilität (z. B. Helium, flüssiger Stickstoff) und ergreifen Sie Isoliermaßnahmen für die Leitung, um eine Verdampfung des Mediums und einen instabilen Druck zu vermeiden. Nach der Verbesserung kann die Druckmessgenauigkeit ±0,05 % FS erreichen.

5. Häufiges Problem 5: Beschädigung von Ventilkomponenten während der Prüfung

Während der kryogenen Prüfung werden häufig Ventilkomponenten (z. B. Spindel, Feder) beschädigt, was zu einem Prüfungsversagen führt; dies macht 8 % aller Prüfungsversagen aus. Die Hauptursachen hierfür sind: Das Material der Komponenten erfüllt nicht die Anforderungen an die Kältebeständigkeit, wodurch es zu sprödem Bruch kommt; der Prüfdruck überschreitet den maximal zulässigen Betriebsdruck des Ventils um mehr als 10 %; die Bedienung erfolgt unsachgemäß, was zu mechanischen Stößen auf die Komponenten führt.

Lösung: Wählen Sie Komponenten aus kryogenbeständigen Materialien (z. B. CF3/CF3M, LC3/LCB), um sicherzustellen, dass sie bei extrem niedrigen Temperaturen eine ausreichende Zähigkeit aufweisen; der Kerbschlagzähigkeitswert muss ≥27 J/cm² betragen; kontrollieren Sie den Prüfdruck streng, um ein Überschreiten des maximal zulässigen Betriebsdrucks des Ventils zu vermeiden; führen Sie die Prüfung gemäß den vorgeschriebenen Verfahren durch und vermeiden Sie heftige Handhabung, die zu Stößen an den Komponenten führen könnte. Nach der Verbesserung kann die Schadensrate der Komponenten während der Prüfung auf ≤1 % gesenkt werden.

6. Schlussfolgerung

Bei der Kryomediumprüfung von tieftemperaturventilen häufig treten Probleme wie Ventilfrostbildung und -blockierung, übermäßige Leckrate sowie ungenaue Temperaturregelung auf. Diese Probleme werden hauptsächlich durch unzureichende Vorbereitung vor dem Test, nicht qualifizierte Geräte und unsachgemäße Bedienung verursacht. Durch die Anwendung entsprechender Lösungen – beispielsweise eine intensivierte Vorbehandlung vor dem Test, regelmäßige Kalibrierung der Geräte sowie die Standardisierung der Bedienungsverfahren – können diese Probleme wirksam vermieden, die Prüfeffizienz und -qualität verbessert sowie die Zuverlässigkeit von Niedertemperaturventilen gewährleistet werden. Nach der Behebung dieser häufig auftretenden Probleme kann die Prüfeffizienz um 40 % gesteigert und die Prüfkosten um 30 % gesenkt werden.