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，而且在升溫時要氣化，氣化時，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、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，從設(shè)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(chǎn)品。
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。此長度是通過計算、試驗而得出的最佳長度。
→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，實行全部密閉。因此，此時閥體內(nèi)部的液化氣體被密封，在吸收了外部熱量溫度上升時，就會出現(xiàn)再氣化現(xiàn)象，引起閥門內(nèi)部升壓。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。耐久性出色的壓蓋填料在壓蓋部位采用耐久性好的特氟隆環(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。
低溫閥門產(chǎn)生泄漏的原因，主要有兩種情況，一是內(nèi)漏；二是外漏。
1）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。
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(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。
閥門低溫試驗參考方法：
1.試驗前的準(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(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壓力進(jìn)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(jìn)行試驗
*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。
**閥門在試驗溫度下達(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。
**在試驗溫度下用氦氣以最大閥座試驗壓力進(jìn)行初始的驗證試驗
**在閥門的進(jìn)口側(cè)進(jìn)行閥座壓力試驗，能夠雙向密封的閥門，對兩個閥座分別進(jìn)行試驗。
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：
試驗完成后，將閥門清潔、吹干，檢查合格后出廠
低溫閥門試驗設(shè)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
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
低溫閥門主體材料
低溫閥門材料非常重要，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。
1.低溫閥門主體材料選用應(yīng)考慮的因素
從金相考慮，金屬材料中除了具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅、鋁等以外，一般的鋼材在低溫狀態(tài)下會出現(xiàn)低溫脆性，從而降低閥門的強(qiáng)度和使用壽命。選擇主體材料時首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會出現(xiàn)低溫脆性，但因鋁及鋁合金的硬度不高，鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差，所以在低溫閥門中的使用有一定的限制，僅在低壓和小口徑閥門中選用。在低溫工作的材料要保證低溫閥門的低溫性能，主要是保證其冷沖擊強(qiáng)度。低溫閥門閥內(nèi)件必須通過正確選材，使其具有足夠的冷沖擊強(qiáng)度，才能防止斷裂。C和Cr的合金鋼在低于－20℃時候很快失去抗沖擊強(qiáng)度，所以使用溫度分別限制在-30℃和-50℃。含Ni量為3.5%的鎳鋼可以使用到 -100℃，含Ni量9%的鎳鋼可以使用到-192℃。奧氏體不銹鋼、鎳、蒙乃爾合金、哈氏合金、鈦、鋁合金及青銅可以使用到更低的溫度(-273℃)。
除此以外，低溫閥門的材料選用還應(yīng)考慮以下一些因素：
(1) 閥門的最低使用溫度；
(2) 金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性、相對延伸率及組織穩(wěn)定性；
(3) 在低溫及無油潤滑的情況下，具有良好的耐摩性；
(4) 具有良好的耐蝕性；
2.閥體、閥蓋、閥座、閥瓣(閘板)材料的選用
低溫閥門主體零部件材料的選用原則大致是：溫度高于-100℃時選用鐵素體鋼；溫度低于-100℃時選用奧氏體鋼；低壓及小口徑閥門可選
3.閥桿及緊固件的材料選用
溫度高于-100℃時，閥桿和螺栓材料采用Ni、,Cr-Mo等合金鋼，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚�，以提高抗拉�?qiáng)度和防止螺紋咬傷等。溫度低于-100℃時，采用奧氏體不銹耐酸鋼制造。但18-8耐酸鋼硬度低，會造成閥桿與填料相互擦傷，致使填料處泄漏。所以，閥桿表面必須鍍硬鉻( 鍍層厚0.04-0.06mm)，或進(jìn)行氮化和鍍鎳磷處理，以提高表面硬度。為防止螺母與螺栓咬死，螺母一般采用Mo鋼或Ni鋼，同時在螺紋表面涂二硫化鉬。
低溫閥門標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
1．設(shè)計：API6D、JB/T7749
2．閥門常規(guī)檢查和試驗：按API598標(biāo)準(zhǔn)。
3．閥門低溫檢查和試驗：按JB/T7749。
4．驅(qū)動方式：手動、傘齒輪傳動及電動驅(qū)動裝置。
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(jīng)得起低溫介質(zhì)沖擊。
對每臺閥門進(jìn)行以下試驗：
1.常溫殼體強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(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
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。
低溫閥門產(chǎn)品規(guī)格和設(shè)計參數(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)動方式：手動、傘齒輪傳動、電動。
低溫閥門制造和試驗
低溫閥門的生產(chǎn)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（2-6小時），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，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。
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