作者(zhe)：超級管理(li)員
低溫(wen)閥門在化(hua)肥、LNG及石油(you)化工等領(ling)域使用較(jiao)多，所控制(zhi)的介質除(chu)了液氮和(he)其他液态(tai)惰性氣體(ti)外，大部分(fen)介質不但(dan)🈚易燃、易爆(bao)，而且在升(sheng)溫或者閃(shan)蒸時會發(fa)生氣化，緻(zhi)使體積急(ji)劇膨脹，容(rong)易導緻洩(xie)漏和爆炸(zha)。行業内一(yi)般将應用(yong)在介質溫(wen)度-40℃以下的(de)閥門稱作(zuo)低溫閥，應(ying)用在介質(zhi)溫度-101℃以下(xia)的閥門稱(cheng)作超㊙️低溫(wen)閥門。
◆低溫(wen)閥門的材(cai)料選擇
在(zai)低溫狀态(tai)下鋼的機(ji)械性能與(yu)常溫時不(bu)同，低溫用(yong)⭐鋼‼️，除強💔度(du)外，zui重要的(de)指标就是(shi)其低溫沖(chong)擊韌性。材(cai)料的低溫(wen)沖擊韌👉性(xing)與🔞材料的(de)脆性轉變(bian)溫度有關(guan)，材料✔️的脆(cui)性🔅轉變溫(wen)度愈低，材(cai)料的低溫(wen)沖擊韌♻️性(xing)愈好。碳鋼(gang)等體心立(li)方晶格的(de)金屬材料(liao)存在低溫(wen)冷脆現象(xiang)，而奧氏體(ti)不鏽鋼等(deng)面心立方(fang)晶格的金(jin)屬材料其(qi)🈲沖擊韌性(xing)基本不受(shou)低溫影響(xiang)。
低溫閥門(men)閥體、閥蓋(gai)等耐壓零(ling)件的材料(liao)，通常采用(yong)低💋溫強度(du)好♊的韌性(xing)材料，同時(shi)還要考慮(lü)焊接性、機(ji)加工性能(neng)、穩定性和(he)經濟性等(deng)因素。
◆低溫閥門(men)的結構設(she)計
1）閥蓋結(jie)構設計
低(di)溫閥門的(de)一個zui顯注(zhu)的特點就(jiu)是其閥蓋(gai)一般為長(zhang)頸👨❤️👨結構，在(zai)GB/T24925《低溫閥門(men)技術條件(jian)》中也有明(ming)确規定“低(di)溫閘閥、截(jie)止閥、球閥(fa)、蝶閥的閥(fa)蓋應根據(ju)不同的💯使(shi)用溫度要(yao)求設計成(cheng)💯便于保♊冷(leng)的長頸閥(fa)蓋結構，以(yi)保證填料(liao)函底部💃🏻的(de)溫度保持(chi)在0℃以上”。加(jia)長閥蓋結(jie)構的設計(ji)主要是為(wei)了🔞使閥門(men)操作手柄(bing)和填料🎯函(han)結構遠離(li)低溫區，既(ji)可以避免(mian)溫度太低(di)造成操🙇🏻作(zuo)人員凍♉傷(shang)，也可💋以保(bao)證填料函(han)和壓套在(zai)正常的溫(wen)度下使用(yong)，防止填♊料(liao)的密封性(xing)能降低，延(yan)長填料的(de)使用壽🙇♀️命(ming)。因為在低(di)溫狀态下(xia)随着溫度(du)的降低✏️，填(tian)料彈性逐(zhu)漸消失，防(fang)漏性能随(sui)之下降❗，由(you)于介質♌滲(shen)漏造成填(tian)料與閥杆(gan)處🙇🏻結冰，影(ying)響閥杆正(zheng)常操作，同(tong)時也會因(yin)閥杆上下(xia)移動而将(jiang)填料劃傷(shang)，引起嚴重(zhong)洩漏。所以(yi)低溫閥門(men)必須采用(yong)長頸閥蓋(gai)結構形式(shi)。此外，長頸(jing)結構還便(bian)于纏繞保(bao)冷材料，防(fang)止冷能♉損(sun)失。由于低(di)溫管道一(yi)般有着🌈較(jiao)厚的保冷(leng)層厚度，長(zhang)頸❌閥蓋便(bian)于保冷施(shi)工，并使填(tian)料壓蓋😍處(chu)于保冷層(ceng)外，有利于(yu)🙇🏻需要時随(sui)時緊固壓(ya)蓋螺栓或(huo)添加填料(liao)而無需損(sun)壞保冷層(ceng)。在進行長(zhang)度選用時(shi)除了要滿(man)足BS、MSSSP等标準(zhun)和設計單(dan)位的特殊(shu)要求外，還(hai)需考慮㊙️設(she)計保冷層(ceng)厚度是否(fou)大于該長(zhang)度，如是則(ze)應加長🐉以(yi)和保冷厚(hou)度匹配。
由于(yu)閥門内傳(chuan)遞是低溫(wen)介質，為了(le)避免或減(jian)少介質溫(wen)☂️度向🎯閥杆(gan)及其上端(duan)的填充材(cai)料傳遞，防(fang)止這些材(cai)料因凍結(jie)而失效，可(ke)在閥門中(zhong)增加滴水(shui)闆結構。一(yi)些研究機(ji)構對這種(zhong)帶有滴水(shui)闆⭐結構的(de)閥門進行(hang)了實🏃🏻♂️驗驗(yan)證，并🌐證明(ming)了帶⭐有滴(di)水闆的閥(fa)門閥蓋上(shang)端溫度較(jiao)高。由于延(yan)🍉長閥蓋上(shang)部的溫度(du)較低，通常(chang)情況下閥(fa)門暴露在(zai)空氣中，空(kong)氣中的水(shui)蒸氣遇到(dao)低溫🌍閥蓋(gai)會液化成(cheng)水珠，滴水(shui)闆的直徑(jing)超過中法(fa)蘭直徑，可(ke)以防止低(di)溫液化的(de)水蒸🐪氣滴(di)落在中法(fa)蘭螺栓上(shang)，避免螺♈栓(shuan)鏽燭影響(xiang)在線維修(xiu)。此外，滴水(shui)闆需設置(zhi)在保冷層(ceng)外側，可以(yi)防止冷凝(ning)的水🌂滴落(luo)到保冷層(ceng)及閥體上(shang)部，保護保(bao)冷層及防(fang)止冷量流(liu)失。
對于(yu)有密閉中(zhong)腔結構的(de)低溫閥門(men)，當應用在(zai)易燃🔴、易爆(bao)且容易氣(qi)化的介質(zhi)時，對于閥(fa)門密封結(jie)構有着特(te)殊的🈲要求(qiu)。一些低溫(wen)🐆介質在汽(qi)化後其體(ti)積會升高(gao)，例📞如，液化(hua)天然氣汽(qi)化後的體(ti)積為液态(tai)時的🍓六百(bai)多倍，當閥(fa)門為閉合(he)狀态☔且周(zhou)圍環境溫(wen)度相對較(jiao)高時，閥體(ti)内的低溫(wen)🤩介質吸收(shou)環境中熱(re)量而逐漸(jian)汽化，其體(ti)積迅速上(shang)升，導緻閥(fa)門内部超(chao)壓，甚💋至威(wei)脅到閥門(men)的安全，導(dao)緻介質洩(xie)露甚至造(zao)成火災事(shi)故，為保證(zheng)閥門☀️和工(gong)廠的安全(quan)性，此類閥(fa)門要求帶(dai)中腔自洩(xie)壓結構，使(shi)閥門🐆内腔(qiang)壓力異常(chang)超壓❤️時，實(shi)現自動洩(xie)放。如低溫(wen)閘閥、球閥(fa)，由于閥門(men)密封原理(li)不同，在洩(xie)壓設計上(shang)，會有明顯(xian)的區别。不(bu)過不同的(de)廠家在洩(xie)壓結構的(de)設計上🐉，多(duo)有自己不(bu)同的特點(dian)。下圖為典(dian)型的閘閥(fa)洩壓孔開(kai)法。
由(you)于低溫閥(fa)門一般應(ying)用在易燃(ran)、易爆的介(jie)質上，防靜(jing)電🔞設計及(ji)🧡防火設計(ji)顯得尤為(wei)重要。防靜(jing)電設計主(zhu)要是以一(yi)種類似避(bi)雷針的引(yin)導電流方(fang)式，将閥🈲杆(gan)與閥體導(dao)通，從而将(jiang)靜電導出(chu)以消除安(an)全隐患，保(bao)證整個系(xi)統的供應(ying)安全。防火(huo)結構的設(she)計主要是(shi)針對因溫(wen)度劇烈變(bian)化☂️而導緻(zhi)的介質洩(xie)露問題而(er)進行的，防(fang)火🈲結構的(de)設計與普(pu)通閥門的(de)設計要求(qiu)類似。
5）閥體(ti)
6）閥(fa)瓣
閘閥采(cai)用撓性閘(zha)闆或開式(shi)閘闆；截止(zhi)閥的平閥(fa)座及♍針🏃🏻♂️形(xing)閥🌈，采用塞(sai)子形的閥(fa)瓣。這些結(jie)構形式不(bu)論溫度㊙️如(ru)何變化，均(jun)能保持可(ke)靠的密封(feng)。
7）閥杆
閥杆(gan)需鍍鉻、鍍(du)鎳磷或經(jing)氮化處理(li)，以提高閥(fa)杆表面硬(ying)度，防止閥(fa)杆與填料(liao)、填料壓套(tao)（壓蓋）相互(hu)咬死，損壞(huai)🈲密封填料(liao)，造成填料(liao)函洩漏。
8）墊(nian)片
9）填料函(han)及填料
填(tian)料函不能(neng)與低溫段(duan)直接接觸(chu)，而設在長(zhang)頸閥蓋頂(ding)端，使填料(liao)函處于離(li)低溫較遠(yuan)的位置，在(zai)0℃以上的溫(wen)度環境下(xia)工❤️作。這樣(yang)，提高了填(tian)料函的密(mi)封效果。在(zai)洩漏⭐時，或(huo)當低溫流(liu)體直接接(jie)觸填✏️料造(zao)成密封效(xiao)果下降時(shi)，可以從填(tian)料函中⛹🏻♀️間(jian)加入潤滑(hua)脂形成油(you)封層，降低(di)填料函的(de)壓✌️差，作為(wei)輔助密封(feng)措施。填‼️料(liao)函多采用(yong)帶👨❤️👨有中間(jian)金屬隔離(li)環的二段(duan)填料結構(gou)。但也有的(de)采用一般(ban)閥門填料(liao)函結構和(he)閥杆能自(zi)緊的二重(zhong)填料函結(jie)構等其他(ta)型式。
10）上密(mi)封
低溫閥(fa)都設上密(mi)封座結構(gou)，上密封面(mian)要堆焊钴(gu)鉻🥰鎢硬🧑🏽🤝🧑🏻質(zhi)合金，精加(jia)工後研磨(mo)。
11）閥座、閥瓣(ban)（閘闆）密封(feng)面
低溫閥(fa)的關閉件(jian)采用钴鉻(ge)鎢硬質合(he)金堆焊結(jie)構🌍。軟💛密🧑🏽🤝🧑🏻封(feng)💋結構由于(yu)聚四氟乙(yi)烯膨脹系(xi)數大，低溫(wen)變脆，所以(yi)僅适用🏃🏻于(yu)溫♌度高于(yu)-70℃的低溫閥(fa)，但聚三氟(fu)乙烯可用(yong)于-162℃的低溫(wen)閥。
12）中法蘭(lan)螺栓
螺栓(shuan)應有足夠(gou)的強度，這(zhe)是因為螺(luo)栓在反複(fu)載荷☀️下工(gong)🛀作，常會因(yin)疲勞而産(chan)生斷裂。因(yin)螺栓在螺(luo)紋根部易(yi)引起應力(li)🌂集中，所以(yi)🏃♀️zui好采用全(quan)螺紋結構(gou)的螺🐆栓。
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