1. 低温阀门主要指用于介质温度-29~-196℃的阀门,常用到低温球阀、低温闸阀、低温截止阀等。输送介质为易燃、易爆、渗透性强的介质,如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等物料。介质在升温时要气化,气化时体积可膨胀数百倍。


 2. 低温条件下,材料的抗拉强度和硬度提高,塑性和韧性降低,呈现低温脆性。材质不合格,会造成壳体及密封面的外漏或内漏;零部件的综合力学性能、强度和刚度满足不了使用要求甚至断裂,导致介质泄漏引起爆炸。低温材料部件在精加工之前必须进行深冷处理,以减小低温阀门在低温工况下的收缩变形。


3. 材料的选用:


  a. 阀体、阀盖、阀座、启闭件


      温度高于-100℃选用铁素体不锈钢,温度低于-100℃选用奥氏体不锈钢。


  b. 紧固件


      温度高于-100℃时,螺栓采用Ni、Cr-Mo等合金钢,经热处理,以防止螺纹咬伤;温度低于-100℃时,螺栓材料用奥氏体不锈钢,螺母材料采用Mo钢或Ni钢。


  c. 垫片


     使用温度高于-196℃,低温最高使用压力为5MPa时,采用不锈钢带石棉缠绕式垫片、不锈钢带聚四氟乙烯缠绕式垫片或不锈钢带膨胀石墨缠绕式垫片。


  d. 阀杆


     奥氏体不锈耐酸钢制造,经热处理,以提高抗拉强度,镀硬铬(镀层厚度0.04~0.06mm),或进行渗氮处理,以提高表面硬度。介质温度的降低容易在填料函处产生泄漏和结冰,阀门阀盖长颈结构,填料避开低温区,提高填料的使用性能和使用寿命,见图4-59。


 设计成加长阀盖的原因如下:


  ①. 长颈阀盖具有保护填料函的功能,因为填料函的密封性是低温阀的关键之一。


  ②. 长颈结构便于缠绕保冷材料,防止冷能损失,利于装配,特别是小口径的截止阀等低温阀。


 ③. 长颈结构便于阀门主件通过阀盖拆开进行快速更换。例如,配管时长颈阀盖可以穿过“冷箱”壁伸出,更换阀门主件时,只需通过阀盖进行拆换,而不需拆卸阀体。阀体与管道焊接成一体,尽可能地减少冷箱的渗漏,保证阀门的密封性。


 ④. 如果不设计成加长阀盖,手动操作的部位温度很低,有一定的人员伤害危险性,如果使用电动或气动执行器操作阀门,也会使执行器在低温度环境中失效或者降低其寿命。


 e. 阀体泄压孔


    当阀芯关闭后,残留在阀体中腔的低温介质从周围环境中大量吸收热量,迅速汽化,在阀体内产生很高的压强异常升压可能将闸板紧紧地压在阀座上,导致闸板卡死,使阀门不能正常工作,也可能冲坏填料和法兰垫片,甚至引起阀体爆炸。阀门中腔的泄压:采用泄压孔防止异常升压,泄压孔开设位置视阀门结构而定,见图4-59(a)。





 4. 低温阀门的描述及标准


  国内低温阀门标准有GB/T 24925《低温阀门技术条件》。例如某DN300低温闸阀选用描述如下:阀体材料选用A351-CF8,TRIM(内件)10-316。压力等级选用Class150。端部用RF(突面)法兰式的。制作类型BB(螺栓连接型阀帽),OS&Y(外螺纹阀杆及阀轭)EX(加长阀杆)/FWDG(弹性闸板),Gear(齿轮)-196℃RELIEF HOLE(泄压孔),阀门标准采用API 600。