低溫閥門（Cryogenic Valves）

低溫閥門^[1]概述：

適用于介質溫度-38℃～ -195℃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，空分設備，石油化工尾氣分離設備，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)低溫介質如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產品等，不但易燃易爆，而且在升溫時要氣化，氣化時，體積膨脹數百倍。

液化天然氣閥門的材料非常重要，材質不合格，會造成殼體及密封面的外漏或內漏；零部件的綜合機械性能、強度和鋼度滿足不了使用要求甚至斷裂。導致液化天然氣介質泄漏引起爆炸。因此，在開發(fā)、設計、研制液化天然氣閥門的過程中，材質是首要關鍵的問題。

經過多年制造，已積累了豐富的經驗，從設計、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品。

一、低溫閥門產品規(guī)格和設計參數：

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：液化天然氣、乙烯、丙烯等。

7．驅動方式：手動、傘齒輪傳動、電動 。

二、低溫閥門標準與產品結構：

1．設計：API6D、JB/T7749

2．閥門常規(guī)檢查和試驗：按API598標準。

3．閥門低溫檢查和試驗：按JB/T7749。

4．驅動方式： 手動、傘齒輪傳動及電動驅動裝置。

5．閥座形式： 閥座采用焊接結構，密封面堆焊鈷基硬質合金，保證閥門的密封性能。

6．閘板采用彈性結構，在進壓端設計卸壓孔。

7．單向密封的閥門閥體上標有流向標志。

8．低溫球閥、閘閥、截止閥，蝶閥采用長頸結構，以保護填料。

9．超低溫球閥標準：JB/T8861-2004

三、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合金

3．閥座：不銹鋼堆焊鈷基硬質合金

4．閥桿：0Cr18Ni9

四、低溫閥門制造和試驗：

天賦對所生產的低溫閥門制定了嚴格的制造工藝和采用專用設備，對零件的加工進行嚴格的質量控制。經特殊的低溫處理，將粗加工的零件置于冷卻介質中數小時（2-6小時），以釋放應力，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，因溫度變化造成變形而導致的泄漏。閥門的裝配與普通閥門也不同，零件需經過嚴格的清洗，除去任何油污，以保證使用性能。

五、低溫閥門試驗設備：

1.低溫閥試驗裝置

2.液氮儲存裝置

3.低溫處理槽

4.低溫試驗臺，以保證閥門在低溫工況條件下的性能

5.其它

六、低溫閥門試驗和檢驗：

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，以保證閥門在低溫工況時不脆裂，經得起低溫介質沖擊。

對每臺閥門進行以下試驗：

1.常溫殼體強度試驗；

2.常溫低壓上密封試驗；

3.常溫低壓密封試驗；

4.低溫上密封氣密試驗（有上密封時）；

5.低溫氣密封試驗等，以確保整臺低溫閥門符合標準的規(guī)定；

6.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，以保證閥門在低溫工況時不脆裂，經得起低溫介質沖擊；

7.低溫（深冷 ）閥門均按相應材料規(guī)范進行低溫處理和沖擊試驗

8.搞靜電功能更加強大，閥體與閥桿或內件與閥體間導通電阻小于1歐姆。

低溫閥門其他參數：

→ 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，特意設計成重量輕、尺寸小的閥體。

→ 長軸閥有低溫流體流經的閥，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

長度是通過計算、試驗而得出的最佳長度。

→ 理想的閥座

軟密封構造：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，還可根據需要自行更換。硬金屬密封構造：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。

→ 氣化升壓構造閘閥采用撓性構造，實行全部密閉。因此，此時閥體內部的液化氣體被密封，在吸收了外部熱量溫度上升時

，就會出現再氣化現象，引起閥門內部民常升壓。為了防止此種現象，采用了在閥芯上開設減壓孔的構造。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。另外，還使用權用具有對于常溫、低溫頻繁轉換的

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。

1低溫閥門產生泄漏的原因

主要有兩種情況，一是內漏；二是外漏。

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

2） 閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時，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生松弛而導至泄漏。因此可把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。

2閥門低溫試驗參考方法：

1.試驗前的準備

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，從而能在整個試驗過程中監(jiān)控閥門的溫度。

2.試驗

將閥門安裝在試驗容器內并連接好，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)定介質氣體以最大閥座試驗壓力進行初始的系統(tǒng)驗證試驗，以確保閥門是在合適的狀態(tài)下，然后開始進行試驗

將閥門浸入液氮中進行冷卻，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，用安裝在適當位置上的熱電偶對閥門的溫度進行監(jiān)控。

試驗

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

在試驗溫度下用氦氣以最大閥座試驗壓力進行初始的驗證試驗

在閥門的進口側進行閥座壓力試驗，能夠雙向密封的閥門，對兩個閥座分別進行試驗。

使閥門處在開啟位置，關閉閥門出口側的針形閥，將閥腔中的壓力升至閥座試驗壓力。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，應無泄漏。

使閥門恢復室溫，再進行常溫密封試驗：

試驗完成后，將閥門清潔、吹干，檢查合格后出廠

3進口低溫閥門品牌：

意大利OMAL，美國威盾VTON低溫閥門，日本矽門CME閥門，日本共榮閥門，福斯，西班牙LI閥，威蘭，KSB，泰科，CCI等