【用户访谈】不可忽视的深冷阀 ——在工业气体领域的丰富应用（上）
发表时间：2020-02-11 来源： Sarah Bradley 阀门世界亚洲 点击次数：823次
Fred Schweighardt是Airgas有限公司（液化空气集团旗下的一家子公司）的全国项目主任和国际专家。Fred在焊接技术方面具有丰富的经验，因此工业气体在加工装配业和制造业中的应用领域，正是他发挥专长的理想舞台。
《阀门世界》专程采访了Fred，听他介绍了自己新上任全国项目主任的工作体会，以及作为焊接技术专家，在工业气体领域将近二十年的工作经历。
在美国的工业气体、焊接设备和防护用品领域，Airgas是首屈一指的行业巨头。总部位于宾夕法尼亚州拉德诺（Radnor）镇，总共拥有多达1400家业务网点，具体类型包括零售门市部、气瓶充装站、气体生产厂、特种气体实验室，以及地区经销中心。
Airgas在全美约有18000名员工，客户数量多达百万以上，提供的产品有工业、医用以及特种气体，包括二氧化碳、氧化氮，也供应各种焊接设备、耗材、操作助剂等等。服务的对象包括制造业、金属制品加工装配、建筑、化工、生命科学和保健、食品和饮料、材料、电力、国防及航空航天业。
“工业气体是一个深度多元化的行业，”Fred告诉我们：“手机、桌椅的金属部件、苏打水中的碳酸气…… 所有这些产品的生产都离不开工业气体。我们有一支专门生产医用气体的团队，也有食品级气体部门，专门负责工业气体在食品行业的应用，我负责的是工业气体在焊接领域的应用。”
Fred在焊接和维护领域的职业生涯加起来超过了三十年，主要是在加工装配、供热厂和管道行业。他从高中毕业后就参了军，因此在进入大学并拿到焊接副学士学位（AAS）和机械加工技术证书之前，Fred就已经开始和装甲车辆打交道，并从事修理柴油引擎等工作。Fred拿到的最高学位是犹他大学焊接工程技术理科学士。在Airgas公司，他既是焊接技术专家，也是管道设计规范、加工装配、检验和材料领域的主题专家（SME，“课题专家”），而且工作时间已经长达18年。
“早在2000年我就被法国液化空气集团聘为焊接专员，通过努力工作一路晋升。现在我是制造和金属加工事业部的全国项目经理，”Fred对我们说到：“除了给客户提供技术服务外，我也是资产优化特别项目团队的主题专家（SME，“课题专家”）。我职业生涯中最幸运的事情，就是我的核心职责始终没变过，这意味着工作经验可以不间断积累并发挥出最大价值。”
在Fred进液化空气集团工作之前，就已经担任过管道焊接员、供暖厂工程师和焊接车间经理的岗位。他最初在工作中接触阀门，就是从担任供暖厂工程师开始的。
“我的工作重心曾经很长一段时间都是在焊接领域，但后来我当上供暖厂工程师后，主要工作就是和应用于各种流体的阀门打交道。现在我作为主题专家，主要负责为形形色色的流体应用场合进行阀门选型和配管，提供结构材料方面的咨询，也会针对阀门和工艺管道的连接提供最佳解决方案，”Fred接着说道：“我们行业离不开各种各样的阀门——手动阀、自动阀、控制阀——所以我对各种类型的阀门都有心得体会。”
具体而言，Fred目前的主要职责分为四个部分：全国项目管理、全国销售、主题专家和培训。项目管理的主要内容是协调Airgas公司所有焊接工艺专员，为全国客户群体提供相关服务，包括提供各种增值服务。此项职责其实与“全国销售”的职责密切关联，因为正是这些项目和服务，使公司一方面能留住老客户，另一方面不断赢得更多新客户。作为主题专家，Fred会和项目团队合作，针对焊接技术、材料选择、技术合格合规等问题提供专门指导。此外，他也在全国范围内培训Airgas各分公司的员工，主要是传授工艺技术，以及介绍推向全国市场的新产品。
“我喜欢在工作中承担不同角色和职责，也很享受不断接触新事物的挑战，不会始终陷在同一类事情里，”Fred坦言：“今天我可能在研究一个涉及6000psi氮气的项目，明天可能需要处理关于-452℉液氦的问题。再加上我要全国各地跑销售，工作还真挺忙的。”本职工作不忙时Fred也不闲着，他还从事着AWS认证焊接检验师的工作，同时设法抽时间履行AWS A5S（保护气体）委员会主席的职责。另外他也是ISO US TAG44委员会（TAG:技术顾问组）的表决权委员。
深冷阀的应用领域
Airgas使用的的阀门产品不仅种类繁多，全国各地的工厂内，总体数量多得惊人。
“我们的阀门数量不是一般的多，而且其中一些至少属于比较特别的类型。有些场合要用到无间歇高循环阀门，采购时必须慎重选择，务必确保阀门能承受至少1,000,000次循环，每循环一次最多30秒，而且阀门要始终能做到双向密封，”Fred接着说道：“当然我们用的阀门种类数以百计，大多数都是标准化产品。许多是用于氧气工况的阀门，需要专门的清洁措施，还有许多是深冷阀。”
有些阀门不仅要承受高压，还要面临最低-452℉的深冷工况。这些阀门的材质选择事关重大。只有能在如此低温下保持正常性能的金属才有机会入选。而工况中的另一个极端——高温——无疑也是另一种严峻挑战。
对于液氮工况，Airgas采用的是专用阀门，根据具体情况有三四种不同类型。管道在深冷工况中容易被冰包裹，通常会采用耐深冷阀门和延长阀杆，使手轮与管道间至少有10-12英寸间距，这样阀门才能有效控制温度为-300℉的管道系统。
阀门温度的急剧变化，也就是从深冷到升温，通常会导致阀杆泄漏。“这就是低温环境的特有现象。因此我们必须采取措施，包括借助延长阀杆使密封元件远离低温部件，也就不会受到温度激烈变化的影响。”
“这种阀门显然比较特别。附近的五金店当然不会有售，必须去找有规模的阀门卖家。大多数阀门制造商都有深冷部件标准，他们会据此针对深冷阀的部件采取必要工艺措施，也有的制造商本身就有专门设计的深冷阀产品系列。”
“我曾经接触过一些很麻烦的阀门，特别是用于蒸汽工况的那些。蒸汽阀一般每年只会动作一到两次。根据具体的类型不同，有些阀门容易在阀座区域残留各种水处理药剂。如果关闭阀门时挤压到这些残留药剂，阀座就可能损坏，密封性能当然就受影响。更换阀座的难度极大，因为那意味着整个蒸汽系统都要停车。对这样的局面，只有谨慎选对最合适的阀门才是上策。”Fred感叹道。
接着他又介绍说，材质的选择对于深冷球阀而言由其重要。材料必须有弹性，在极低温度下依然能保持一定强度。碳钢不是理想的选择。不锈钢、黄铜、青铜和其它一些重载荷合金可以承受深冷的工况。
就阀座和阀门内的密封元件而言，材质的选择同样很关键。特氟龙及其它一些聚合物常用于阀门密封元件，比如密封垫、垫圈，选择时必须确保在低温下仍能保持弹性，避免采用低温下收缩程度太大的材质，因为那会导致阀门泄漏。阀球必须按照特定规程横向钻孔，所形成的流道会随着阀门的开关操作充满液氮。
“关闭阀门时，必须确保液氮有泄放的通道，因为它会迅速气化并产生压力，所以必须为生成的气体准备好出路。”
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