超低温阀门

产品概述

我公司生产的超低温阀门包括球阀、闸阀、截止阀、止回阀，蝶阀等。主要用于乙烯、液化天然气装置、空分设备、石油化工尾气分离设备，输出的液态低温介质如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等，不但易燃易爆，而且在升温时要气化，气化时，体积膨胀数百倍。我公司经过多年的研究，已积累了丰富的经验，从设计、工艺到制造日趋成熟，已开发出低温阀门的系列产品。

应用工况

液态乙烷：-89℃；

液态乙烯：-104℃；

液化天然气（LNG）-162℃；

液氧：-183℃；

液氮：-196℃

主要技术参数

1.压力等级:150～1500LB

2.公称尺寸:15～1200 mm ( 1/2～48" )

3.阀门材料:LCB、LC3、CF8(F304)、CF8M(F316)

4.工作温度:-29℃～-196℃

5.适用介质:液化天然气、乙烯、丙烯等

6.驱动方式:手动、伞齿轮传动、电动等

特殊结构

1、阀体

低温阀门主要有闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀等型式。其主要结构与一般阀门大致相同。

阀体应能充分承受温度变化而引起的膨胀、收缩。而且阀座部位的结构不会因温度变化而产生永久变形。

2、阀盖

采用阀盖加长，且上密封上移结构, 在低温状态下，随着时间的增加，填料的弹性会逐渐变小。因此防渗漏性能逐渐下降。

由于渗漏易造成填料与阀杆配合处结冰，影响阀杆的正常操作。同时由于阀杆的运动容易将填料划伤，造成更大的泄漏。因此，低温阀门必须采用阀盖加长结构形式。抬高填料函的位置。以使填料在0℃以上的环境中工作。此外，长颈结构还便于缠绕保冷材料，防止冷能损失。

超低温闸阀、截止阀上密封上移的目的：是为了防止阀门全开时，加长部分异常升压。

3、阀瓣(闸板)

 闸阀采用挠性闸板或开式闸板；截止阀采用锥表阀瓣或球形阀瓣。这些结构型式不论温度如何变化，均能保持可靠的密封。

4、阀座、阀瓣(闸板)密封面

低温阀门的关闭件采用钴铬钨硬质合金堆焊结构。软密封结构由于聚四氟乙烯膨胀系数大，低温变脆，所以仅适用于温度高于-70℃的低温阀。

5、阀杆导向结构    

超低温闸阀和截止阀阀盖底部装有导向套，以提高阀杆刚性，

使阀杆精确定位，采用PCTFE（聚氟氯乙烯）的轴承或轴承座结构。

超低温球阀在阀杆部位采用PCTFE（聚氟氯乙烯）轴承或盐浴氮化（QPQ）的轴承对阀杆进行导向定位，降低阀门操作扭矩。

6、上密封座

低温阀门都设有上密封座结构，上密封面堆焊钴铬钨硬质合金，精加工后研磨。

7、阀杆

阀杆需镀铬、镀镍磷或氮化处理，以提高阀杆表面硬度，防止阀杆与填料、填料压套(压盖)咬死，损坏密封填料，造成填料函泄漏。

8、垫片

垫片选用要考虑垫片材料的低温性能，如压缩回弹、预紧力、紧固压力分布以及应力松弛特性等。

9、保冷

隔离滴盘又称滴水板，是一块焊在填料函下部长颈部分的圆形板。其主要作用：防止空气中的水蒸气液化顺着阀盖流到阀门上结冰而损坏阀门。

10、填料函及填料

填料函不能与低温直接接触，而设计在长颈阀盖顶端，使填料函处于离低温较远的位置，在0℃以上的温度环境下工作。这样，提高了填料函的密封效果。在泄漏时，或当低温流体直接接触填料造成密封效果下降时，可以从填料函中间加入润滑脂形成油封层，降低填料函的压差，作为辅助密封措施。高压情况下填料函多采用带有中间金属隔环的二段填料结构。但也有的采用一般阀门填料函结构和阀杆能自紧的二重填料函结构等其他型式。

11、预防升压措施

阀门关闭后，阀腔内会残留一些液体。随着时间的增加，这些残留在阀腔里的液体会渐渐吸收大气中的热量，回升到常温并重新气化。气化后，其体积急剧膨胀，约增加600倍之多，因而产生极高的压力，并作用于阀体内部。这种情况称为异常升压，这是低温阀门特有的现象。例如：液化天然气在-162℃时压力0.2～0.4MPa，当温度回升到20℃时，压力增加到29.3MPa。发生异常升压现象时，会使闸板紧压在阀座上，导致闸板不能开启。这时，高压会将中法兰垫片冲出或冲坏填料；也可能引起阀体、阀盖变形，使阀座密封性能显著下降；甚至阀盖破裂，造成严重事故。

低温浮动球阀采用球体开孔形式来保证泄压在球体上靠近阀门上游的位置钻一个合理尺寸的泄压孔，保持上游和中腔连通，提供阀体中腔过压保护功能。

低温固定球阀防止中腔异常升压的措施：

（1）球阀自身阀座的自泄压功能（DBB）：阀体中腔超压时，可自动将多余的压力释放到阀门的上游或下游侧，确保阀门及系统的安全。

（2）阀门进口端单向密封，出口端双向密封（DIB2）：阀体中腔超压时，中腔压力推动进口端阀座，使阀腔里的介质泄向上游管道，达到压力自泄放目的。下游阀座反过来抱紧球阀，实现密封。

12、 低扭矩轴承的选用    

 在阀门承受主要摩擦扭矩的部位可以采用低扭矩轴承，从而降低阀门的操作扭矩。

13、 防静电设计（仅针对球阀）

通过防静电弹簧和接地塞的有效作用，使球、阀杆与阀体之间相接触，形成导电通路，可将阀门在启闭过程中产生的电荷转移，从而避免管路系统的静电积累，增加系统的安全性。

14、 防火设计（仅针对球阀）    

防外漏：阀体与阀盖连接部位采用弹簧储能密封圈和石墨缠绕垫片的双道密封结构，保证无外漏，密封可靠。当火灾发生时，弹簧储能密封罪状熔化失效，此时中腔石墨缠绕垫和阀杆石墨填料起主要密封作用，防止发生外漏。

防内漏：当火灾发生时，非金属密封环以及弹簧储能密封圈熔化失效后，则第二阶段二道防火密封的阀座金属密封唇在弹簧预紧力作用下，将阀座推向球体而阻断管路中的介质。另外，防火石墨圈被而压缩而密封，最大程度减小阀门通道中的内漏。

15、 弹簧储能密封圈（仅针对超低温固定球阀）    

阀座处的密封采用低温密封性能稳定的弹簧储能密封圈，保证阀门的低温密封性能。低压时：弹簧力把RPTFE夹套撑紧贴零件的内外壁，实现有效密封。高压时：系统压力把RPTFE夹套撑开，实现自密封。压力越大，密封越好。

低温阀门的制造

●固溶处理

固溶处理是奥氏体不锈钢的基本处理方法，是防止晶间腐蚀的重要手段。而作为超低温阀门使用的奥氏体不锈钢，固溶处理的目的是为了是碳化物充分溶解，提高其抗脆性能力，从而可以在更低的温度下安全使用。

●深冷处理

凡应用于-101℃及以下工况的超低温阀门，其关键承压件（阀体、阀盖、启闭件、阀座及阀杆）以及密封面的堆焊硬质合金在粗加工之后精加工之前，须100%浸入-196℃低温液氮箱中进行深冷处理。零部件侵入液氮箱中进行充分冷却后，零部件温度达到-196℃，再恒温保冷2～3h，取出，自然放置到常温。目的就是使这些相变和变形在精加工之前充分发生 ，以保证成品零、部件的结构稳定。

●脱脂处理

常温试验合格后，进行低温试验，低温试验之前，阀门（包括阀内件）进行脱油脱脂处理；

脱脂的目的：防止油脂在低温下形成颗粒与阀内件摩擦引起内件表面粗糙导致密封性能下降。

●加工工艺

 制定有效的超低温阀门的加工工艺、确保零件的尺寸、形位公差及表面粗糙度符合设计要求。精密零件严谨的机加工工艺，确保零件的高精度要求。

（1）粗加工，留出指定的加工余量；

（2）深冷处理，稳定精密零件的组织和尺寸；

（3）精加工，保证零件的形位公差，预留研磨余量；

（4）密封面研磨，达到超低温要求的光洁度Ra0.2 ；

（5）装配前的配研,增加密封副的锲合度。 

●阀门清洗控制

超低温阀门有着较高的清洗要求,阀门必须经过严格的脱油脱脂等清洗工艺的处理。

●低温阀门的试验

低温试验在常温试验合格后进行。试验前应清除阀门的水分和油脂，拧紧螺栓至预定的扭矩。用符合试验要求的热电偶与阀门连接，试验过程中监测阀体、阀盖的温度。根据低温阀门的温度级要求，低温试验冷却介质可以为液氮或液氮与酒精的混合液，试验介质为氮气或氦气。