低溫閥門簡介

低溫閥門

（Cryogenic Valves）

低溫閥門概述：

適用于

適用于介質(zhì)溫度-40℃～ -196℃的閥門稱之為低溫閥門。

低溫閥門包括低溫球閥、低溫閘閥、低溫截止閥、低溫安全閥、低溫止回閥，低溫蝶閥，低溫針閥，低溫節(jié)流閥，低溫減壓閥等，主要用于乙烯，液化天然氣裝置，天然氣LPG LNG儲罐，接受基地及衛(wèi)星站，空分設(shè)備，石油化工尾氣分離設(shè)備，液氧、液氮、液氬、二氧化碳低溫貯槽及槽車、變壓吸附制氧等裝置上。輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等，不但易燃易爆，而且在升溫時(shí)要?dú)饣瑲饣瘯r(shí)，體積膨脹數(shù)百倍。

液化天然氣閥門的材料非常重要，材質(zhì)不合格，會造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏；零部件的綜合機(jī)械性能、強(qiáng)度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導(dǎo)致液化天然氣介質(zhì)泄漏引起爆炸。因此，在開發(fā)、設(shè)計(jì)、研制液化天然氣閥門的過程中，材質(zhì)是首要關(guān)鍵的問題。

經(jīng)過多年制造，已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)、工藝到制造日趨成熟，并已開發(fā)形成了低溫閥門的系列產(chǎn)品。

產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)：

1．壓力等級：150、300、600Lb、900LB、1500LB（45MPa）。

2．閥門通徑：15～1200 mm （ 1/2～48" ）。

3．連結(jié)形式：法蘭式、焊接式、螺紋。

4．閥門材料：LCB、LC3、CF8。

5．工作溫度：-46℃、-101℃、 -196℃、-253℃。

6．適用介質(zhì)：液化天然氣、乙烯、丙烯等。

7．驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)、傘齒輪傳動(dòng)、電動(dòng) 。

低溫閥門標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：

1．設(shè)計(jì)：API6D、JB/T7749

2．閥門常規(guī)檢查和試驗(yàn)：按API598標(biāo)準(zhǔn)。

3．閥門低溫檢查和試驗(yàn)：按JB/T7749。

4．驅(qū)動(dòng)方式： 手動(dòng)、傘齒輪傳動(dòng)及電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。

5．閥座形式： 閥座采用焊接結(jié)構(gòu)，密封面堆焊鈷基硬質(zhì)合金，保證閥門的密封性能。

6．閘板采用彈性結(jié)構(gòu)，在進(jìn)壓端設(shè)計(jì)卸壓孔。

7．單向密封的閥門閥體上標(biāo)有流向標(biāo)志。

8．低溫球閥、閘閥、截止閥，蝶閥采用長頸結(jié)構(gòu)，以保護(hù)填料。

9．超低溫球閥標(biāo)準(zhǔn)：JB/T8861-2004。

低溫閥門材料選擇：

1．閥體、閥蓋采用：LCB(-46℃)、LC3(-101℃)、CF8（304）(-196℃)。

2．閘板：不銹鋼堆焊鈷基硬質(zhì)合金。

3．閥座：不銹鋼堆焊鈷基硬質(zhì)合金。

4．閥桿：0Cr18Ni9。

低溫閥門制造和試驗(yàn)：

對所生產(chǎn)的低溫閥門制定了嚴(yán)格的制造工藝和采用專用設(shè)備，對零件的加工進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。經(jīng)特殊的低溫處理，將粗加工的零件置于冷卻介質(zhì)中數(shù)小時(shí)（2-6小時(shí)），以釋放應(yīng)力，確保材料的低溫性能，保證精加工尺寸，以防閥門在低溫工況時(shí)，因溫度變化造成變形而導(dǎo)致的泄漏。閥門的裝配與普通閥門也不同，零件需經(jīng)過嚴(yán)格的清洗，除去任何油污，以保證使用性能。

低溫閥門試驗(yàn)設(shè)備：

1.低溫閥試驗(yàn)裝置

2.液氮儲存裝置

3.低溫處理槽

4.低溫試驗(yàn)臺，以保證閥門在低溫工況條件下的性能

5.其它

低溫閥門試驗(yàn)和檢驗(yàn)：

對低溫閥的主要零部件作低溫處理并每批抽樣作低溫沖擊試驗(yàn)，以保證閥門在低溫工況時(shí)不脆裂，經(jīng)得起低溫介質(zhì)沖擊。

對每臺閥門進(jìn)行以下試驗(yàn)：

1.常溫殼體強(qiáng)度試驗(yàn)；

2.常溫低壓上密封試驗(yàn)；

3.常溫低壓密封試驗(yàn)；

4.低溫上密封氣密試驗(yàn)（有上密封時(shí)）；

5.低溫氣密封試驗(yàn)等，以確保整臺低溫閥門符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；

6.對主要零部件作低溫處理并每批抽樣作低溫沖擊試驗(yàn)，以保證閥門在低溫工況時(shí)不脆裂，經(jīng)得起低溫介質(zhì)沖擊；

7.低溫（深冷 ）閥門均按相應(yīng)材料規(guī)范進(jìn)行低溫處理和沖擊試驗(yàn)；

8.搞靜電功能更加強(qiáng)大，閥體與閥桿或內(nèi)件與閥體間導(dǎo)通電阻小于1歐姆。

低溫閥門其他參數(shù)：

→ 閥體輕、尺寸小。

為了減少閥體的熱損失，特別是為了保證閥門超低溫下的使用，特意設(shè)計(jì)成重量輕、尺寸小的閥體。

→ 長軸閥有低溫流體流經(jīng)的閥，采用長閥桿形式，可以避開外部熱的作用使壓蓋保持常溫，以防止蓋密封件的性能降低。此

長度是通過計(jì)算、試驗(yàn)而得出的最佳長度。

→ 理想的閥座

軟密封構(gòu)造：在SW、BW形式下，閥體不能從配管上拆下為了不換修閥體閥座采用軟接觸閥座。閥芯密封采用低溫特性穩(wěn)定

性好的含有15%玻璃纖維的特氟陲或戴氟隆，還可根據(jù)需要自行更換。硬金屬密封構(gòu)造：金屬密封用于閘閥及有防火要求的

閥上。是在閥座的接觸面加上鎢鉻鈷合金金屬襯套，提高表面硬度，提高防燒傷及耐磨性能。

→ 氣化升壓構(gòu)造閘閥采用撓性構(gòu)造，實(shí)行全部密閉。因此，此時(shí)閥體內(nèi)部的液化氣體被密封，在吸收了外部熱量溫度上升時(shí)

，就會出現(xiàn)再氣化現(xiàn)象，引起閥門內(nèi)部民常升壓。為了防止此種現(xiàn)象，采用了在閥芯上開設(shè)減壓孔的構(gòu)造。而久性出色的

壓蓋填料在壓蓋部位采用南昌久性好的特氟隆環(huán)形填料。此填料可依靠內(nèi)壓具有自壓密封性能，因此，用較小　的緊固力

矩就可輕松地進(jìn)行控制。且摩擦力小，因此操作輕便。

→ 墊片墊片是使用了含有具有穩(wěn)定密封性的陶瓷填充材料的特氟隆材質(zhì)。另外，還使用權(quán)用具有對于常溫、低溫頻繁轉(zhuǎn)換的

及對溫度變化密封穩(wěn)定性的纏有渦旋形金屬表面的墊片。

主要有兩種情況，一是內(nèi)漏；二是外漏。

低溫閥門內(nèi)漏

閥門產(chǎn)生內(nèi)漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當(dāng)介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。

低溫閥門外漏

閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時(shí)，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)至泄漏。因此可把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結(jié)構(gòu)，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。

1.試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

*清除閥門零件的油漬，將它們擦干凈并在干凈，沒有灰塵和油漬的環(huán)境下將閥門裝配好；

*將螺栓擰緊到預(yù)定的力矩值和拉力值，并記錄下該值；

*用合適的熱電偶與閥門連接，從而能在整個(gè)試驗(yàn)過程中監(jiān)控閥門的溫度。

2.試驗(yàn)

*將閥門安裝在試驗(yàn)容器內(nèi)并連接好，要確保閥門填料處在容器頂部沒有汽化氣體的位置

*在室溫下用規(guī)定介質(zhì)氣體以最大閥座試驗(yàn)壓力進(jìn)行初始的系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)，以確保閥門是在合適的狀態(tài)下，然后開始進(jìn)行試驗(yàn)

*將閥門浸入液氮中進(jìn)行冷卻，液體的水平面至少淹住閥體與閥蓋的連接部位，在整個(gè)冷卻過程中一直向閥門提供氦氣。在冷卻過程中，用安裝在適當(dāng)位置上的熱電偶對閥門的溫度進(jìn)行監(jiān)控。

*試驗(yàn)

**閥門在試驗(yàn)溫度下達(dá)到穩(wěn)定。用熱電偶測定溫度以確信閥門的溫度達(dá)到均勻。

**在試驗(yàn)溫度下用氦氣以最大閥座試驗(yàn)壓力進(jìn)行初始的驗(yàn)證試驗(yàn)

**在閥門的進(jìn)口側(cè)進(jìn)行閥座壓力試驗(yàn)，能夠雙向密封的閥門，對兩個(gè)閥座分別進(jìn)行試驗(yàn)。

**使閥門處在開啟位置，關(guān)閉閥門出口側(cè)的針形閥，將閥腔中的壓力升至閥座試驗(yàn)壓力。將該壓力保持規(guī)定的要求，檢查閥門填料處及閥體與蓋連接處是否泄漏，應(yīng)無泄漏。

*使閥門恢復(fù)室溫，再進(jìn)行常溫密封試驗(yàn)：

*試驗(yàn)完成后，將閥門清潔、吹干，檢查合格后出廠

2019年10月18日，《低溫閥門―技術(shù)條件》發(fā)布。

2020年5月1日，《低溫閥門―技術(shù)條件》實(shí)施。

適用于介質(zhì)溫度-150℃以下的閥門稱之為超低溫閥門。

超低溫閥門

超低溫閥門低溫閥門概述：

超低溫閥門包括低溫球閥、低溫閘閥、低溫截止閥、低溫安全閥、低溫止回閥等，主要用于三十萬噸乙烯，液化天然氣等化工裝置上。輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等，不但易燃易爆，而且在升溫時(shí)要?dú)饣?，氣化時(shí)，體積膨脹數(shù)百倍。

液化天然氣閥門的材料非常重要，材質(zhì)不合格，會造成殼體及密封面的外漏或內(nèi)漏；零部件的綜合機(jī)械性能、強(qiáng)度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導(dǎo)致液化天然氣介質(zhì)泄漏引起爆炸。因此，在開發(fā)、設(shè)計(jì)、研制液化天然氣閥門的過程中，材質(zhì)是首要關(guān)鍵的問題。