低溫球閥系(xi)列主要(yao)適用于乙烯、液化(hua)天然氣等(deng)(deng)化(hua)工(gong)裝置(zhi)上，輸(shu)出的液態低(di)溫介(jie)質如乙烯、液氧、液氫(qing)等(deng)(deng)。這(zhe)類介(jie)質不但易燃易爆(bao)，而且(qie)在升(sheng)溫時(shi)要(yao)氣化(hua)，氣化(hua)時(shi)，體積膨脹數百倍。而且(qie)這(zhe)些介(jie)質滲透(tou)力(li)強，易泄漏，加工(gong)制造比較困(kun)難(nan)。
在(zai)目(mu)前的大中(zhong)(zhong)型(xing)乙烯裝置中(zhong)(zhong)，裂解氣(qi)中(zhong)(zhong)氫氣(qi)、甲(jia)烷等組分(fen)的分(fen)離(li)(li)多(duo)采用深冷分(fen)離(li)(li)；在(zai)煤制甲(jia)醇凈化裝置中(zhong)(zhong)也主要(yao)用到深冷分(fen)離(li)(li)技術。為滿足這一要(yao)求，低(di)溫閥門被廣泛應用，只有了解低(di)溫閥的設計(ji)要(yao)求和特(te)殊結構，在(zai)選用和安裝的過程(cheng)中(zhong)(zhong)才(cai)不會出現(xian)問題。
低溫(wen)閥(fa)門(men)，特別是超低溫(wen)閥(fa)門(men)，其工作(zuo)溫(wen)度極低。在(zai)設計(ji)這類閥(fa)門(men)時，除了(le)應(ying)遵循一(yi)般閥(fa)門(men)的設計(ji)原則外，還(huan)有一(yi)些特殊的要(yao)求。
一、低溫閥門的設計要求
根據使用條件，低溫閥的設計有下列要求：
- 閥門不應成為低溫系統的一個顯著熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外，如流入過多，還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。
- 低溫介質不應對手輪操作及填料密封性能產生有害的影響。
- 直接與低溫介質接觸的閥門組合件應具有防爆和防火結構。
- 在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結構措施，以防止摩擦件擦傷。
2 低溫閥的材料選用
2.1 低溫閥主體材料
2.1.1 主體材料選用應考慮的因素
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下會出現低溫脆性，從而降低閥門的強度和使用壽命。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(zai)低(di)(di)溫(wen)下不會出現低(di)(di)溫(wen)脆性，但因(yin)鋁及鋁合金(jin)的(de)硬度不高，鋁密封(feng)面的(de)耐(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)擦傷性能(neng)差，所以(yi)(yi)(yi)在(zai)低(di)(di)溫(wen)閥門(men)中(zhong)(zhong)的(de)使用(yong)有(you)一定的(de)限(xian)制，僅在(zai)低(di)(di)壓和小口(kou)徑閥中(zhong)(zhong)選用(yong)。除此以(yi)(yi)(yi)外，低(di)(di)溫(wen)閥門(men)的(de)材料(liao)選用(yong)還應考慮以(yi)(yi)(yi)下一些因(yin)素：
- 閥門的zui低使用溫度；
- 金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學性能，特別是沖擊韌性、相對延伸率及組織穩定性；
- 在低溫及無油潤滑的情況下，具有良好的耐磨性；
- 具有良好的耐蝕性；
- 采用焊接連接時還需考慮材料的焊接性能。
2.1.2 閥體、閥蓋、閥座、閥瓣（閘板）材料的選用
這些主體零部件材(cai)料的選(xuan)用(yong)原則大致是：溫度(du)高(gao)于-100℃時(shi)(shi)選(xuan)用(yong)鐵素體鋼(gang)；溫度(du)低于-100℃時(shi)(shi)選(xuan)用(yong)奧氏體鋼(gang)；低壓及(ji)小(xiao)口徑(jing)閥門可選(xuan)用(yong)銅和鋁(lv)等材(cai)料。設計(ji)時(shi)(shi)根據(ju)zui低使(shi)用(yong)溫度(du)選(xuan)擇(ze)適當的材(cai)料。
2.1.3 閥桿及緊固件的材料選用
溫(wen)度(du)(du)高(gao)于-100℃時，閥桿和螺(luo)栓(shuan)材料采用Ni、，Cr-Mo等合金鋼(gang)，經適(shi)當的熱處理，以提高(gao)抗拉強度(du)(du)和防止螺(luo)紋咬(yao)傷等。溫(wen)度(du)(du)低(di)(di)于-100℃時，采用奧氏體不銹耐(nai)酸(suan)鋼(gang)制造。但(dan)18-8耐(nai)酸(suan)鋼(gang)硬(ying)(ying)度(du)(du)低(di)(di)，會造成閥桿與(yu)填料相互擦傷，致使填料處泄漏。所以，閥桿表(biao)面(mian)必須鍍(du)硬(ying)(ying)鉻（鍍(du)層厚0.04-0.06mm），或進行(xing)氮化和鍍(du)鎳磷處理，以提高(gao)表(biao)面(mian)硬(ying)(ying)度(du)(du)。
為防止(zhi)螺(luo)(luo)母與螺(luo)(luo)栓咬死，螺(luo)(luo)母一(yi)般采用(yong)Mo鋼或Ni鋼，同時在螺(luo)(luo)紋(wen)表面涂二硫化鉬(mu)。
2.2 低溫閥墊片、填料材料的選用
在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)設(she)計中(zhong)，一(yi)方面由結構(gou)(gou)(gou)設(she)計來(lai)保(bao)證(zheng)使(shi)(shi)填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)處(chu)于接近環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)(xia)(xia)工作，例如，采(cai)用(yong)(yong)長頸閥(fa)(fa)(fa)蓋結構(gou)(gou)(gou)，使(shi)(shi)填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)函離低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)介質盡量遠些(xie)，另一(yi)方面在(zai)選(xuan)擇(ze)填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)時(shi)要(yao)考慮填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)特性。低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)中(zhong)一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)浸漬聚(ju)四氟(fu)乙烯的(de)(de)石(shi)棉(mian)填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)。柔(rou)(rou)性石(shi)墨(mo)是新近發展起(qi)來(lai)的(de)(de)一(yi)種優良的(de)(de)密(mi)(mi)封材料(liao)(liao)(liao)(liao)。低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)也可(ke)采(cai)用(yong)(yong)無填(tian)(tian)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)波(bo)紋(wen)管密(mi)(mi)封結構(gou)(gou)(gou)，通常情況下(xia)(xia)(xia)使(shi)(shi)用(yong)(yong)多(duo)層波(bo)紋(wen)管。低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)用(yong)(yong)墊(dian)(dian)片必須在(zai)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)、低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)及溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)變化(hua)下(xia)(xia)(xia)具有(you)可(ke)靠的(de)(de)密(mi)(mi)封性和復原(yuan)性。由于墊(dian)(dian)片材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)(xia)會(hui)硬化(hua)和降低(di)(di)(di)塑性，所以應選(xuan)擇(ze)性能變化(hua)小的(de)(de)墊(dian)(dian)片材料(liao)(liao)(liao)(liao)。使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為-200℃，低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)zui高使(shi)(shi)用(yong)(yong)壓力3MPa時(shi)，采(cai)用(yong)(yong)長纖維白(bai)石(shi)棉(mian)的(de)(de)石(shi)棉(mian)橡膠板。使(shi)(shi)用(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為-200℃，zui高使(shi)(shi)用(yong)(yong)壓力5MPa時(shi)，采(cai)用(yong)(yong)耐酸鋼(gang)帶夾石(shi)棉(mian)纏制而(er)(er)成的(de)(de)纏繞(rao)(rao)式(shi)(shi)墊(dian)(dian)片，或聚(ju)四氟(fu)乙烯和耐酸鋼(gang)帶繞(rao)(rao)制而(er)(er)成的(de)(de)纏繞(rao)(rao)式(shi)(shi)墊(dian)(dian)片。柔(rou)(rou)性石(shi)墨(mo)與(yu)耐酸鋼(gang)繞(rao)(rao)制而(er)(er)成的(de)(de)纏繞(rao)(rao)式(shi)(shi)墊(dian)(dian)片用(yong)(yong)于-200℃的(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)門(men)上比較理想。
3、低溫閥門的特殊結構
低(di)溫閥門主要有(you)閘(zha)閥、截止(zhi)閥、球閥、蝶閥、止(zhi)回閥等型式，其主要結構與一般閥門大(da)致相同。
3.1 閥體
閥體(ti)應能充分承受溫度變(bian)化(hua)(hua)而引起的膨脹、收縮(suo)。而且閥座部位的結構(gou)不會因溫度變(bian)化(hua)(hua)而產(chan)生*變(bian)形(xing)。
3.2 閥蓋
采(cai)用長(chang)頸閥(fa)(fa)蓋結構(gou)。其(qi)目的(de)在(zai)于(yu)能(neng)起(qi)保(bao)護(hu)填料(liao)(liao)函(han)的(de)功能(neng)。因為(wei)填料(liao)(liao)函(han)的(de)密封(feng)性是低(di)(di)(di)溫閥(fa)(fa)的(de)關鍵之(zhi)一。該處(chu)如有泄漏(lou)。將降低(di)(di)(di)保(bao)冷效果，導致液化氣體氣化。這是因為(wei)在(zai)低(di)(di)(di)溫狀態下(xia)隨(sui)著溫度的(de)降低(di)(di)(di)，填料(liao)(liao)彈性逐漸(jian)消失，防漏(lou)性能(neng)隨(sui)之(zhi)下(xia)降，由(you)于(yu)介質滲漏(lou)造成填料(liao)(liao)與閥(fa)(fa)桿處(chu)結冰，影響閥(fa)(fa)桿正(zheng)常操作，同時也會(hui)因閥(fa)(fa)桿上(shang)下(xia)移動而將填料(liao)(liao)劃(hua)傷(shang)，引起(qi)嚴重泄漏(lou)。所以低(di)(di)(di)溫閥(fa)(fa)門必(bi)須采(cai)用長(chang)頸閥(fa)(fa)蓋結構(gou)形式(shi)。此外，長(chang)頸結構(gou)還便于(yu)纏繞保(bao)冷材料(liao)(liao)，防止冷能(neng)損失。
3.3 閥瓣
閘閥采用撓性閘板或開式閘板；截止閥的(de)平閥座及針形(xing)閥，采用塞子形(xing)的(de)閥瓣(ban)。這(zhe)些結構形(xing)式不論(lun)溫(wen)度如何變化(hua)，均能(neng)保持可靠的(de)密封。
3.4 閥桿
閥桿需鍍(du)鉻(ge)、鍍(du)鎳磷或(huo)經氮化處理，以提高(gao)閥桿表面(mian)硬(ying)度，防止閥桿與填料、填料壓套(tao)（壓蓋）相(xiang)互咬死，損壞(huai)密(mi)封填料，造(zao)成填料函泄漏(lou)。
3.5 墊片
墊片(pian)選用要考慮墊片(pian)材料的低溫(wen)性能，如(ru)壓縮回彈(dan)性、預緊(jin)力(li)、緊(jin)固壓力(li)分布(bu)以及應力(li)松弛特性等。
3.6 填料函及填料
填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)不(bu)能與低(di)溫段直接接觸(chu)，而設在長頸閥(fa)蓋(gai)頂端，使填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)處于離低(di)溫較(jiao)遠的(de)位置，在0℃以(yi)上的(de)溫度環境下(xia)工作。這樣，提(ti)高(gao)了填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)的(de)密封(feng)(feng)效果(guo)。在泄漏(lou)時，或當(dang)低(di)溫流體直接接觸(chu)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)造成(cheng)密封(feng)(feng)效果(guo)下(xia)降時，可(ke)以(yi)從填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)中間加(jia)入潤滑(hua)脂(zhi)形成(cheng)油封(feng)(feng)層，降低(di)填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)的(de)壓差，作為(wei)輔助密封(feng)(feng)措施。填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)多采用(yong)帶有中間金(jin)屬隔離環的(de)二(er)段填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)結(jie)(jie)構(gou)。但(dan)也有的(de)采用(yong)一般閥(fa)門填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)結(jie)(jie)構(gou)和(he)閥(fa)桿能自緊的(de)二(er)重填(tian)(tian)(tian)料(liao)(liao)函(han)(han)(han)結(jie)(jie)構(gou)等其他型(xing)式。
3.7 上密封
低溫(wen)閥都設(she)上密封座結構，上密封面要堆焊(han)鈷(gu)鉻(ge)鎢硬(ying)質合金(jin)，精加工后研磨。
3.8 閥座、閥瓣（閘板）密封面
低溫(wen)(wen)(wen)閥的關閉件采用鈷鉻鎢硬質合(he)金堆焊結(jie)構。軟密封(feng)結(jie)構由于(yu)(yu)聚(ju)四氟乙烯膨(peng)脹系(xi)數大，低溫(wen)(wen)(wen)變脆，所以僅適用于(yu)(yu)溫(wen)(wen)(wen)度高于(yu)(yu)-70℃的低溫(wen)(wen)(wen)閥，但聚(ju)三氟乙烯可用于(yu)(yu)-162℃的低溫(wen)(wen)(wen)閥。
3.9 中法蘭螺栓
3.9.1 螺栓應有足夠的強度，這是因為螺栓在反復載荷下工作，常會因疲勞而產生斷裂。
3.9.2 因螺栓在螺紋根部易引起應力集中，所以采用全螺紋結構的螺栓。
3.10 預防(fang)異(yi)常升壓的措施
閥(fa)門關(guan)閉后，閥(fa)腔(qiang)內會(hui)殘留一(yi)些液(ye)體。隨著時間的(de)增(zeng)加，這些殘留在(zai)閥(fa)腔(qiang)里的(de)液(ye)體會(hui)漸漸吸收大(da)氣(qi)中的(de)熱量，回升(sheng)到常溫(wen)并重新(xin)氣(qi)化(hua)。氣(qi)化(hua)后，其體積激(ji)劇膨(peng)脹，約增(zeng)加600倍之(zhi)多，因(yin)而(er)產(chan)生*的(de)壓(ya)力，并作用于閥(fa)體內部。這種情況稱為(wei)異常升(sheng)壓(ya)，這是低溫(wen)閥(fa)門特有的(de)現象。發生異常升(sheng)壓(ya)現象時，會(hui)使閘板(ban)(ban)緊壓(ya)在(zai)閥(fa)座上(shang)，導致閘板(ban)(ban)不能開啟。這時，高壓(ya)會(hui)將中法(fa)蘭墊片沖出或沖壞(huai)填(tian)料；也(ye)可能引起閥(fa)體、閥(fa)蓋(gai)變形，使閥(fa)座密封性顯著下降；甚至閥(fa)蓋(gai)破(po)裂，造成(cheng)嚴重事故。為(wei)防(fang)止(zhi)異常升(sheng)壓(ya)現象發生，一(yi)般低溫(wen)閥(fa)門在(zai)結構上(shang)采用以下措施：
3.10.1 設(she)置(zhi)泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)，又稱壓(ya)(ya)(ya)力(li)平衡孔(kong)(kong)(kong)或排(pai)氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)，即在彈性(xing)閘板(ban)或雙閘板(ban)進口(kou)側(ce)鉆一(yi)小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)，作為閥(fa)體內腔和(he)進口(kou)側(ce)的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)平衡孔(kong)(kong)(kong)。當閥(fa)腔壓(ya)(ya)(ya)力(li)升高(gao)時，氣(qi)體可以通過小(xiao)孔(kong)(kong)(kong)排(pai)出。這種方法比較簡單(dan)，目前(qian)已(yi)被廣(guang)泛采用。采用泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)防(fang)止(zhi)異常(chang)升壓(ya)(ya)(ya)，在閥(fa)體設(she)計時，應有指(zhi)示流(liu)體流(liu)向(xiang)的(de)箭頭；安裝時，要注(zhu)意泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)的(de)位置(zhi)，保證(zheng)泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)通向(xiang)介質(zhi)進口(kou)的(de)一(yi)側(ce)，泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)開(kai)設(she)在閘板(ban)上時，更要注(zhu)意。泄(xie)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)(kong)(kong)開(kai)設(she)的(de)位置(zhi)視閥(fa)門結構而定，有的(de)在閥(fa)體上；有的(de)在閘板(ban)上。
3.10.2 在(zai)閥(fa)(fa)門上設(she)置引出管(guan)或安裝(zhuang)安全(quan)(quan)閥(fa)(fa)以排(pai)出異常高(gao)壓(ya)(ya)。一般是在(zai)閥(fa)(fa)蓋上裝(zhuang)一只安全(quan)(quan)閥(fa)(fa)。當壓(ya)(ya)力(li)升高(gao)到(dao)某(mou)一定值(zhi)時，安全(quan)(quan)閥(fa)(fa)開啟，排(pai)放(fang)出異常高(gao)壓(ya)(ya)，保證(zheng)閥(fa)(fa)體安全(quan)(quan)。也可在(zai)閥(fa)(fa)體下部安裝(zhuang)排(pai)氣閥(fa)(fa)，將閥(fa)(fa)體中腔內的(de)殘(can)液排(pai)盡，以預防異常升壓(ya)(ya)的(de)發生。
4 低溫閥的安裝要求
了解(jie)了低溫閥的設(she)計要求及特殊結構(gou)，在(zai)具體(ti)的安裝過(guo)程中要遵循如下原(yuan)則(ze)：
4.1 當流體是液(ye)體時，低(di)(di)溫(wen)閥(fa)的閥(fa)桿應向上安裝(zhuang)，防止(zhi)閥(fa)門關閉后，閥(fa)腔內會(hui)殘留一些液(ye)體，液(ye)體氣化造成(cheng)異常升壓(ya)，閘板無法開啟。而且(qie)低(di)(di)溫(wen)閥(fa)的閥(fa)桿較長(chang)，安裝(zhuang)時應引起重視(shi)。
4.2 有泄壓孔的低溫閘閥，應在(zai)閥體上標記泄壓孔方(fang)向，并注意(yi)標記不應被(bei)保冷層覆蓋。
