低溫閥門在化肥、LNG及石油化工(gōng)等領域使用較多，所控制的介質除了液氮和其他液态惰性(xìng)氣體外，大部分介(jiè)質不但易燃、易爆(bào)，而且在升(shēng)溫或者閃蒸時會發生氣(qì)化，緻使體積急劇膨脹，容易導緻洩漏和爆炸。行業内一般将應用在介(jiè)質溫度-40℃以下的閥門稱作低溫閥，應(yīng)用在介質(zhì)溫度-101℃以下的閥門稱作超低溫閥門。

　　◆低溫閥門的材料選擇

　　在(zài)低溫狀态下鋼(gāng)的機(jī)械性能與常溫(wēn)時不同，低溫用鋼，除強度外，zui重要的(de)指标(biāo)就是其低溫沖擊韌性(xìng)。材料的(de)低溫沖擊韌性與材料的(de)脆性轉變溫度有關，材料的脆性轉變溫度愈低，材料的低溫(wēn)沖擊韌性愈好。碳鋼(gāng)等體心立(lì)方晶格的金屬材料存在低溫冷脆現象，而(ér)奧氏(shì)體(tǐ)不鏽鋼等面心立方(fāng)晶(jīng)格的金屬材料其(qí)沖擊韌性基本不受低溫影響。

　　低溫閥門閥(fá)體、閥蓋(gài)等耐壓零件的材料，通常采用低溫(wēn)強度好(hǎo)的韌性材料，同時還(hái)要考慮焊接性、機加工性能、穩定(dìng)性和經濟性等因素。

　　設計時，zui常用的(de)是-46℃、-101℃和-196℃三個低溫級(jí)别。-46℃低溫級一般選用低溫碳鋼，-101℃和(hé)-196℃低溫級一般選用300系列奧氏體(tǐ)不鏽鋼，這種不鏽鋼有适(shì)中(zhōng)的(de)強度、較好(hǎo)的韌性和較好的加(jiā)工性能等。

　　◆低溫(wēn)閥(fá)門的結構設計

　　1）閥(fá)蓋結構設計

　　低溫閥門的一個(gè)zui顯注的特點就是其閥蓋一般為長頸結(jié)構，在GB/T24925《低溫閥門技(jì)術條件》中也有明确規定“低(dī)溫閘閥、截止閥(fá)、球閥、蝶閥的閥蓋應根據(jù)不同的使用溫度要求設(shè)計成便于保冷的長頸閥蓋結構，以保證填料函底部的溫度保持在0℃以上”。加長閥蓋(gài)結構的設計主要是為了使閥門(mén)操作手柄和填(tián)料函結構遠離低溫區，既可以避免(miǎn)溫度太低造成操作人員凍傷(shāng)，也可以保證填料函和壓套在正常的溫度下(xià)使用，防止填料的密封性能降低，延(yán)長填料的使用壽命。因為在低溫狀(zhuàng)态下随着溫度的降低，填料彈(dàn)性逐(zhú)漸消失，防漏性能(néng)随之下降，由(yóu)于介(jiè)質滲漏造成填料與閥杆(gǎn)處結冰，影響閥杆正常操作，同時也會因閥杆(gǎn)上下移動而将填料劃傷，引起嚴重(zhòng)洩漏。所以(yǐ)低溫閥門(mén)必須采用長頸(jǐng)閥蓋(gài)結構形式。此(cǐ)外，長頸結構還便(biàn)于纏繞保冷材料(liào)，防止冷能損失(shī)。由于低溫管道一般有着較厚的保冷(lěng)層厚度，長頸閥蓋便于保冷施工，并(bìng)使填料壓蓋處于保冷(lěng)層外，有利于(yú)需要時随時緊固壓蓋螺栓或(huò)添加填料而無需損壞保冷層。在進行長度選用時除了要(yào)滿足BS、MSSSP等标準和設(shè)計單位的特殊要求外，還需考慮設(shè)計保冷層厚度是否大于該長度，如是則應加(jiā)長以和保冷厚度匹(pǐ)配(pèi)。

　　2）滴(dī)水闆(pǎn)結構設計

　　由于(yú)閥門内傳(chuán)遞是低溫介質，為了避免或減少介質溫(wēn)度向閥杆(gǎn)及其上端的填(tián)充材料傳遞，防(fáng)止這些材料因凍結而(ér)失效，可(kě)在閥門中增加滴水闆結構。一些研究機構對這種帶(dài)有滴水(shuǐ)闆結構的(de)閥門進行(háng)了實驗驗證，并證明了帶有滴水闆的閥門閥蓋上(shàng)端溫度較高。由于延長閥蓋上部的溫度較低，通常情況下閥門(mén)暴露在(zài)空氣中，空氣中的水蒸氣遇到低溫閥蓋會液化成水珠，滴水闆的直徑超過中法(fǎ)蘭直徑，可以防止低溫液化的水蒸氣滴落在中法(fǎ)蘭螺栓上，避免螺栓鏽燭影(yǐng)響在線維修。此外，滴水(shuǐ)闆需(xū)設置在保冷層外側，可以防(fáng)止冷凝(níng)的水滴落到保冷層(céng)及閥體上(shàng)部，保護保冷層及防止冷量流(liú)失。

　　3）洩壓(yā)部件的結構設計

　　對于有密閉中腔結構的低溫閥門，當應用在易燃、易爆且容易氣化的介質時，對于閥門密(mì)封結(jié)構有(yǒu)着特殊的要求。一些低溫(wēn)介質在汽(qì)化後其體積會升高(gāo)，例如，液化天然氣汽化後的(de)體積為液态時的六百多倍，當閥門為閉合狀态且周圍環境溫度相對較高時，閥體(tǐ)内的低溫(wēn)介質吸(xī)收環境中熱量而(ér)逐漸汽化，其體積迅速上升，導緻閥門内部超壓，甚至威脅到閥門的安(ān)全，導(dǎo)緻介質洩露(lù)甚至造成火災事(shì)故，為保證閥門和工(gōng)廠的安全性，此類閥門要求帶(dài)中腔自洩(xiè)壓結構，使(shǐ)閥門内腔(qiāng)壓力異常超壓時，實現自(zì)動洩放。如低溫閘閥、球閥，由于閥門(mén)密封原理不同，在洩壓設計上，會有明顯的區别。不過不同的廠家在(zài)洩壓結構的設計上，多有自己不同的(de)特點。下圖為典型的閘閥(fá)洩壓孔開法。

　　4）防靜電及防火結構設計

　　由于低溫閥門一般應用在易燃、易爆的介(jiè)質上，防靜電設計及防火設計顯(xiǎn)得(dé)尤為重要。防靜電設計主要是以一種類似避雷針的(de)引導電流方式，将(jiāng)閥杆與閥體導(dǎo)通，從而将靜電導出以消除安(ān)全隐患，保證整個系統(tǒng)的供應安全。防火結(jié)構的(de)設計主要是(shì)針對因溫度劇烈變化而導緻的介質洩露問題而進(jìn)行的，防火結構的設計(jì)與普通閥門的(de)設計要求類似。

　　5）閥體

　　閥體應能充分承受溫度變化(huà)而引起的膨脹、收(shōu)縮(suō)。而且閥座部位的結構不會因溫度變化而産生永(yǒng)久變形。

　　6）閥瓣

　　閘閥采用撓性閘闆或開式閘闆；截止閥的平閥座及針(zhēn)形閥，采(cǎi)用塞子形的閥瓣。這些結(jié)構(gòu)形(xíng)式(shì)不論(lùn)溫度如(rú)何變(biàn)化，均能保(bǎo)持可靠的密封。

　　7）閥杆

　　閥杆(gǎn)需鍍鉻、鍍鎳磷或經(jīng)氮化處理，以提高閥杆表面硬度，防止閥杆與填料、填(tián)料壓套（壓蓋）相互咬死，損壞密封填料，造成填料函洩漏。

　　8）墊片

　　墊片選用要考慮墊片材料的低溫性能(néng)，如壓縮回彈性、預(yù)緊力、緊固壓力分(fèn)布以及(jí)應力松(sōng)弛特性等。

　　9）填料函及(jí)填料

　　填料函不能與低溫(wēn)段直接接觸(chù)，而設在長頸閥(fá)蓋頂端，使填料函處于離低溫較遠(yuǎn)的位置，在0℃以上的溫度環境下工作。這樣，提高了填(tián)料函的密封效果。在洩(xiè)漏時，或當低(dī)溫流體直接接(jiē)觸填(tián)料造(zào)成密封效果下降時，可以從填(tián)料函中間加入潤滑脂形成油封層(céng)，降低填料函的(de)壓(yā)差，作為輔助密封(fēng)措施。填料函多采用(yòng)帶有中間金屬(shǔ)隔離環的二段填料結構。但也有的采用一般閥門填料函結構和閥杆能自緊的二(èr)重填(tián)料函結構等其他型式。

　　10）上密(mì)封

　　低溫閥都設上密封座結(jié)構，上密封面要(yào)堆焊钴(gǔ)鉻鎢硬質合金，精加工後研磨。

　　11）閥座、閥瓣（閘闆(pǎn)）密(mì)封面

　　低溫閥的(de)關閉件采用钴鉻鎢硬質合金堆焊結(jié)構。軟密封結構由于聚四氟乙烯膨脹系數大，低溫(wēn)變脆，所以僅适用于溫度(dù)高于(yú)-70℃的低溫閥，但聚三氟乙烯可用于-162℃的低溫(wēn)閥。

　　12）中法蘭螺栓

　　螺栓應有足夠(gòu)的(de)強度，這是因為螺(luó)栓(shuān)在反複載荷下工作，常會因(yīn)疲勞而(ér)産生斷裂。因螺栓在螺紋根部(bù)易引起應力(lì)集中，所以zui好采用全螺紋結構的(de)螺栓。

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