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      近幾十年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程項(xiàng)目中對(duì)低溫閥門(mén)的需求越來(lái)越多。低溫閥門(mén)在化肥、LNG 及石油化工等領(lǐng)域使用較多。

      低溫閥門(mén)所控制的介質(zhì)除了液氮和其他液態(tài)惰性氣體外，大部分介質(zhì)不但易燃、易爆，而且在升溫或者閃蒸時(shí)會(huì)發(fā)生氣化，致使體積急劇膨脹，容易導(dǎo)致泄漏和爆炸。

     基于介質(zhì)特點(diǎn)及適應(yīng)閥門(mén)在低溫下使用的要求，低溫閥門(mén)的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和安裝方法等均與普通閥門(mén)有不同之處。

  低溫閥門(mén)的選型及標(biāo)準(zhǔn)（氣動(dòng)低溫調(diào)節(jié)閥-低溫球閥-低溫切斷閥）-杭州海沃流體控制設(shè)備有限公司

低溫閥門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)和定義

不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)低溫閥門(mén)有不同定義。

• 英國(guó)閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn) BS6364《低溫用閥門(mén)》適用于介質(zhì)溫度范圍為 -50℃~-196℃ ； 

• 美 國(guó) 標(biāo) 準(zhǔn) MSSSP-134 《對(duì)低溫閥門(mén)及其閥體/閥蓋加長(zhǎng)體的要求》對(duì)低溫的解釋為“對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)慣例來(lái)說(shuō)，低溫范圍介于 -100℃~ -195℃”；

• 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24925《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)適用于介質(zhì)溫度范圍為 -29 ℃~ -196℃；

• 殼牌閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn) SHELL MESC SPE 77/200《低溫及超低溫用閥門(mén)》適用于介質(zhì)溫度范圍為 -30 ℃~ -196℃。

國(guó)外根據(jù)各種不同氣體在常壓下的液化溫度一般分為六種溫度級(jí)。

• 一級(jí)為 0~ -46℃，

• 二級(jí)為 -47~ -60℃，

• 三級(jí)為 -61~ -70℃，

• 四級(jí)為-71~-101℃ ， 

• 五級(jí)為-102~-196℃ ， 

• 六級(jí)為-253℃以下。

一般將 -46~-150℃稱(chēng)為低溫 ，-150℃ 以下稱(chēng)為超低溫。

石化行業(yè)對(duì)低溫閥門(mén)的定義是按照輸送介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度來(lái)定義的，一般將應(yīng)用在介質(zhì)溫度 -40 ℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作低溫閥，應(yīng)用在介質(zhì)溫度 -101 ℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作超低溫閥門(mén)。

低溫閥門(mén)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1、低溫閥門(mén)的材料選擇

      低溫閥門(mén)的工作介質(zhì)不僅溫度低，而且大部分或有毒，或易燃、易爆，而且滲透性強(qiáng)，因此決定了對(duì)閥門(mén)用材的諸多特殊要求。在低溫狀態(tài)下鋼的機(jī)械性能與常溫時(shí)不同，低溫用鋼，除強(qiáng)度外，最重要的指標(biāo)就是其低溫沖擊韌性。材料的低溫沖擊韌性與材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)，材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度愈低，材料的低溫沖擊韌性愈好。碳鋼等體心立方晶格的金屬材料存在低溫冷脆現(xiàn)象，而奧氏體不銹鋼等面心立方晶格的金屬材料其沖擊韌性基本不受低溫影響。

      低溫閥門(mén)閥體、閥蓋等耐壓零件的材料，通常采用低溫強(qiáng)度好的韌性材料，同時(shí)還要考慮焊接性、機(jī)加工性能、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等因素。

設(shè)計(jì)時(shí)，最常用的是 -46℃、-101℃和-196℃三個(gè)低溫級(jí)別。-46℃低溫級(jí)一般選用低溫碳鋼，-101℃和 -196℃低溫級(jí)一般選用 300系列奧氏體不銹鋼，這種不銹鋼有適中的強(qiáng)度、較好的韌性和較好的加工性能等。

2、低溫閥門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）閥蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      低溫閥門(mén)的一個(gè)最顯注的特點(diǎn)就是其閥蓋一般為長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)，在 GB/T 24925《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》中也有明確規(guī)定 “低溫閘閥、截止閥、球閥、蝶閥的閥蓋應(yīng)根據(jù)不同的使用溫度要求設(shè)計(jì)成便于保冷的長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)，以保證填料函底部的溫度保持在 0℃以上”。 加長(zhǎng)閥蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是為了使閥門(mén)操作手柄和填料函結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離低溫區(qū)，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(zhǎng)填料的使用壽命。因?yàn)樵诘蜏貭顟B(tài)下隨著溫度的降低，填料彈性逐漸消失，防漏性能隨之下降，由于介質(zhì)滲漏造成填料與閥桿處結(jié)冰，影響閥桿正常操作，同時(shí)也會(huì)因閥桿上下移動(dòng)而將填料劃傷，引起嚴(yán)重泄漏。所以低溫閥門(mén)必須采用長(zhǎng)頸閥蓋結(jié)構(gòu)形式。此外，長(zhǎng)頸結(jié)構(gòu)還便于纏繞保冷材料，防止冷能損失。由于低溫管道一般有著較厚的保冷層厚度，長(zhǎng)頸閥蓋便于保冷施工，并使填料壓蓋處于保冷層外，有利于需要時(shí)隨時(shí)緊固壓蓋螺栓或添加填料而無(wú)需損壞保冷層。

      BS6364、MSS SP-134 和 SHELL MESC SPE77/200 標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)閥蓋加長(zhǎng)尺寸進(jìn)行了規(guī)定。其中，BS6364 規(guī)定了15～ 500帶冷箱的加長(zhǎng)尺寸， 并規(guī)定非冷箱最小加長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)為250mm；MSS SP-134 則包含了15～300的帶冷箱和非冷箱的加長(zhǎng)尺寸要求，比較而言，非冷箱加長(zhǎng)尺寸比 BS6364 規(guī)定長(zhǎng)，帶冷箱加長(zhǎng)尺寸比 BS6364 規(guī)定短。SHELL MESC SPE 77/200則沒(méi)有對(duì)帶冷箱和非冷箱進(jìn)行區(qū)分，規(guī)定了15～1200在不同溫度范圍的長(zhǎng)度 。 

      綜合考慮，SHELL MESC SPE 77/200 其加長(zhǎng)長(zhǎng)度選用范圍較寬使用比較方便可靠，如用于低溫關(guān)鍵場(chǎng)合可參考 SHELL MESC SPE 77/200 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)或按設(shè)計(jì)單位特殊長(zhǎng)度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，在進(jìn)行長(zhǎng)度選用時(shí)還需考慮設(shè)計(jì)保冷層厚度是否大于該長(zhǎng)度，如是則應(yīng)加長(zhǎng)以和保冷厚度匹配。