低溫閥的設計特點

低溫閥的作用就是降低溫度可以防範很多安全隱患，下麵來看看它的設計特點是什麼。

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，低溫節流閥，低溫減壓閥等，主要用於乙烯，液化天然氣裝置，天然氣LPGLNG儲罐，接受基地及衛星站，空分設備，石油化工尾氣分離設備，液氧、液氮、液氬、二氧化碳低溫貯槽及槽車、變壓吸附製氧等裝置上。輸出的液態低溫介質如乙烯、液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產品等，不但易燃易爆，而且在升溫時要氣化，氣化時，體積膨脹數百倍。低溫閥門的應用，控製了溫度，防止爆炸、泄漏等隱患。

1、低溫閥門的材料選擇

低溫閥門的工作介質不僅溫度低，而且大部分或有毒，或易燃、易爆，而且滲透性強，因此決定了對閥門用材的諸多特殊要求。在低溫狀態下鋼的機械性能與常溫時不同，低溫用鋼，除強度外，重要的指標就是其低溫衝擊韌性。材料的低溫衝擊韌性與材料的脆性轉變溫度有關，材料的脆性轉變溫度愈低，材料的低溫衝擊韌性愈好。碳鋼等體心立方晶格的金屬材料存在低溫冷脆現象，而奧氏體不鏽鋼等麵心立方晶格的金屬材料其衝擊韌性基本不受低溫影響。

低溫閥門閥體、閥蓋等耐壓零件的材料，通常采用低溫強度好的韌性材料，同時還要考慮焊接性、機加工性能、穩定性和經濟性等因素。工程公司設計時，常用的是 -46℃、-101℃和-196℃三個低溫級別。-46℃低溫級一般選用低溫碳鋼，-101℃和 -196℃低溫級一般選用 300係列奧氏體不鏽鋼，這種不鏽鋼有適中的強度、較好的韌性和較好的加工性能等。根據 ASMEB31.3 低溫閥門常用材料的z低適用溫度見表 1。

2、低溫閥門的結構設計

閥蓋結構設計

低溫閥門的一個顯注的特點就是其閥蓋一般為長頸結構，在 GB/T 24925《低溫閥門技術條件》中也有明確規定“低溫閘閥、截止閥、球閥、蝶閥的閥蓋應根據不同的使用溫度要求設計成便於保冷的長頸閥蓋結構，以保證填料函底部的溫度保持在 0℃以上”。 加長閥蓋結構的設計主要是為了使閥門操作手柄和填料函結構遠離低溫區，既可以避免溫度太低造成操作人員凍傷，也可以保證填料函和壓套在正常的溫度下使用，防止填料的密封性能降低，延長填料的使用壽命。此外，由於低溫管道一般有著較厚的保冷層厚度，長頸閥蓋便於保冷施工，並使填料壓蓋處於保冷層外，有利於需要時隨時緊固壓蓋螺栓或添加填料而無需損壞保冷層。

BS6364、MSS SP-134 和 SHELL MESC SPE77/200 標準均對閥蓋加長尺寸進行了規定。其中，BS6364 規定了15～ 500帶冷箱的加長尺寸 ， 並規定非冷箱z小加長長度應為250mm；MSS SP-134 則包含了15～300的帶冷箱和非冷箱的加長尺寸要求，比較而言，非冷箱加長尺寸比 BS6364 規定長，帶冷箱加長尺寸比 BS6364 規定短。SHELL MESC SPE 77/200則沒有對帶冷箱和非冷箱進行區分，規定了15～1200在不同溫度範圍的長度 。 綜合考慮，SHELL MESC SPE 77/200 其加長長度選用範圍較寬使用比較方便可靠，如用於低溫關鍵場合可參考 SHELL MESC SPE 77/200 標準進行設計或按設計單位特殊長度要求進行設計。此外，在進行長度選用時還需考慮設計保冷層厚度是否大於該長度，如是則應加長以和保冷厚度匹配。

滴水板結構設計

由於閥門內傳遞是低溫介質，為了避免或減少介質溫度向閥杆及其上端的填充材料傳遞，防止這些材料因凍結而失效，可在閥門中增加滴水板結構。一些研究機構對這種帶有滴水板結構的閥門進行了實驗驗證，並證明了帶有滴水板的閥門閥蓋上端溫度較高。由於延長閥蓋上部的溫度較低，通常情況下閥門暴露在空氣中，空氣中的水蒸氣遇到低溫閥蓋會液化成水珠，滴水板的直徑超過中法蘭直徑，可以防止低溫液化的水蒸氣滴落在中法蘭螺栓上，避免螺栓鏽燭影響在線維修。此外，滴水板需設置在保冷層外側，可以防止冷凝的水滴落到保冷層及閥體上部，保護保冷層及防止冷量流失。

3、泄壓部件的結構設計

對於有密閉中腔結構的低溫閥門，當應用在易燃、易爆且容易氣化的介質時，對於閥門密封結構有著特殊的要求。一些低溫介質在汽化後其體積會升高，例如，液化天然氣汽化後的體積為液態時的六百多倍，當閥門為閉合狀態且周圍環境溫度相對較高時，閥體內的低溫介質吸收環境中熱量而逐漸汽化，其體積迅速上升，導致閥門內部超壓，甚至威脅到閥門的安全，導致介質泄露甚至造成火災事故，為保證閥門和工廠的安全性，此類閥門要求帶中腔自泄壓結構，使閥門內腔壓力異常超壓時，實現自動泄放。如低溫閘閥、球閥，由於閥門密封原理不同，在泄壓設計上，會有明顯的區別。不過不同的廠家在泄壓結構的設計上，多有自己不同的特點。

4、防靜電及防火結構設計

由於低溫閥門一般應用在易燃、易爆的介質上，防靜電設計及防火設計顯得尤為重要。防靜電設計主要是以一種類似避雷針的引導電流方式，將閥杆與閥體導通，從而將靜電導出以消除安全隱患，保證整個係統的供應安全。如GB/T 24925 明確規定 “ 用 於 易燃蒸氣或液體的具有軟閥座或軟的關閉插入部件的閥門，在設計時應保證閥體和閥杆具有導電連貫性，放電路徑z大電阻不應超過 10Ω。”。防火結構的設計主要是針對因溫度劇烈變化而導致的介質泄露問題而進行的，防火結構的設計與普通閥門的設計要求類似。