一(yi)、低溫閥(fa)門的定義
不同標準對低溫閥門(men)有不同定義。BS 6364《低溫用閥門(men)》適用于介質溫度范圍為-50～-196℃。MSS SP 134《對低溫閥門及其閥體／閥蓋加長體的要求》對低溫定義為-100～-195℃。GB／T 24925《低溫閥門技術條件》規定介質溫度范圍為-29～-196℃。殼牌閥門標準《低溫及超低溫用閥門》適用于介質溫度范圍為-30～-196℃。
國外(wai)根據各種(zhong)不同氣體在(zai)常壓下(xia)的(de)液化(hua)溫(wen)度一般分為(wei)：00~-46℃46℃,-47~-60℃,-61～-70℃，-71～-101℃，-102～-196℃，-253℃以下(xia)。一般將-46～150℃稱(cheng)為(wei)低(di)溫(wen)，-150℃以下(xia)稱(cheng)為(wei)超(chao)低(di)溫(wen)。
我(wo)國(guo)石化行業一般(ban)將(jiang)應(ying)用在介質溫度-40℃以下(xia)的閥(fa)(fa)門(men)稱為低溫閥(fa)(fa)，應(ying)用在介質溫度-101℃以下(xia)的閥(fa)(fa)門(men)稱作超低溫閥(fa)(fa)門(men)。
低(di)溫(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)門包(bao)括閘閥(fa)(fa)、截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)、止(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa)、球閥(fa)(fa)、蝶閥(fa)(fa)、節流閥(fa)(fa)，減壓閥(fa)(fa)等。MSS SP 134標(biao)準(zhun)中涉(she)及低(di)溫(wen)(wen)(wen)閘閥(fa)(fa)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)球閥(fa)(fa)和(he)低(di)溫(wen)(wen)(wen)蝶閥(fa)(fa)，GB/T 24925標(biao)準(zhun)中涉(she)及低(di)溫(wen)(wen)(wen)閘閥(fa)(fa)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)止(zhi)(zhi)回閥(fa)(fa)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)球閥(fa)(fa)和(he)低(di)溫(wen)(wen)(wen)蝶閥(fa)(fa)，見圖6.7.1。
二、低溫閥門材料選(xuan)用與設計
低溫閥門閥體、閥蓋等耐壓零件的材料，通常選用低溫強度好的韌性材料，考慮焊接性、機加工性能、穩定性和經濟性等因素。-46℃低溫級一般選用低溫碳鋼，-101℃和-196℃低溫級一般選用300系列奧氏體不銹鋼。
根據ASME B31.3低溫(wen)閥(fa)門常(chang)用材料的最(zui)低適用溫(wen)度見表6.7.5。
1. 閥(fa)蓋(gai)
低溫(wen)(wen)閥(fa)(fa)門的(de)(de)(de)(de)一個(ge)最顯注(zhu)的(de)(de)(de)(de)特點就是其閥(fa)(fa)蓋(gai)一般(ban)為長頸(jing)結(jie)構(gou)，GB/T 24925規定“低溫(wen)(wen)閘閥(fa)(fa)、截止閥(fa)(fa)、球閥(fa)(fa)、蝶閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)閥(fa)(fa)蓋(gai)應(ying)根據(ju)不同的(de)(de)(de)(de)使用溫(wen)(wen)度(du)要(yao)求設(she)計成便于保(bao)冷的(de)(de)(de)(de)長頸(jing)閥(fa)(fa)蓋(gai)結(jie)構(gou)，以(yi)保(bao)證(zheng)(zheng)填料(liao)(liao)(liao)(liao)函(han)底部(bu)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)保(bao)持在0℃以(yi)上”。主要(yao)是為了使閥(fa)(fa)門操作手柄(bing)和填料(liao)(liao)(liao)(liao)函(han)結(jie)構(gou)遠離低溫(wen)(wen)區，既可以(yi)避免溫(wen)(wen)度(du)太低造成操作人員凍傷(shang)，也可以(yi)保(bao)證(zheng)(zheng)填料(liao)(liao)(liao)(liao)函(han)和壓套(tao)在正(zheng)常的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)使用，防(fang)止填料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)密封性(xing)能降低，延長填料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)使用壽命。此外(wai)(wai)，由于低溫(wen)(wen)管道一般(ban)有著較厚(hou)的(de)(de)(de)(de)保(bao)冷層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)，長頸(jing)閥(fa)(fa)蓋(gai)便于保(bao)冷施工，并使填料(liao)(liao)(liao)(liao)壓蓋(gai)處于保(bao)冷層(ceng)(ceng)外(wai)(wai)，有利于需要(yao)時(shi)(shi)隨時(shi)(shi)緊固壓蓋(gai)螺栓或(huo)添(tian)加(jia)填料(liao)(liao)(liao)(liao)而無需損壞保(bao)冷層(ceng)(ceng)。
BS 6364規定(ding)了(le)DN15～DN500 帶冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)的加(jia)長(chang)尺寸，并規定(ding)非(fei)冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)最小加(jia)長(chang)長(chang)度應為250mm。MSS SP 134包含了(le)DN15～DN300的帶冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)和(he)非(fei)冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)的加(jia)長(chang)尺寸要(yao)求，非(fei)冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)加(jia)長(chang)尺寸比(bi)BS 6364規定(ding)長(chang)，帶冷(leng)(leng)箱(xiang)(xiang)加(jia)長(chang)尺寸比(bi)BS6364規定(ding)短。
2. 滴水板結構設計
由于閥門(men)內傳遞(di)是低溫介質，為了(le)避免或減少介質溫度向閥桿及其上(shang)端的填充材(cai)料傳遞(di)，防止(zhi)這些材(cai)料因凍(dong)結而失效，可在閥門(men)中增加滴水板結構。
3. 泄壓部件(jian)
當閥門為閉合狀態時(shi)，閥體內(nei)的低溫介質吸收環境中(zhong)熱量而逐漸汽(qi)化(hua)，其體積迅速上升(sheng)，例如(ru)，液(ye)化(hua)天然氣(qi)汽(qi)化(hua)后的體積為液(ye)態時(shi)的數百倍，導(dao)致(zhi)(zhi)閥門內(nei)部(bu)超壓(ya)(ya)，甚至(zhi)威脅到閥門的安全，導(dao)致(zhi)(zhi)介質泄漏(lou)甚至(zhi)造成火(huo)災事故(gu)，因(yin)此要求帶(dai)中(zhong)腔自(zi)泄壓(ya)(ya)結構，使(shi)閥門內(nei)腔壓(ya)(ya)力異常超壓(ya)(ya)時(shi)，實(shi)現自(zi)動泄放。
4. 閥(fa)桿(gan)
閘閥與(yu)(yu)截(jie)止閥的(de)閥桿應具有上(shang)密封(feng)。并滿足穩定性要求，以防止施加壓(ya)力負載時產生失穩。閥桿應該能夠傳遞必需的(de)扭矩或推力到閥門關閉件（閥瓣、閘板、球或蝶板等）上(shang)，并能承受(shou)操(cao)作的(de)載荷附加應力。閥桿的(de)危險截(jie)面(mian)應設置(zhi)在不與(yu)(yu)介質接(jie)觸(chu)的(de)可見部位。
5. 操作(zuo)力
在(zai)工(gong)作(zuo)條件下，手動操作(zuo)閥門時，在(zai)手柄或手輪邊(bian)緣最大(da)作(zuo)用力應(ying)(ying)不超過350N，在(zai)閥門開啟(qi)和關閉(bi)瞬間，允許增加到(dao)1000N，當裝有減速機構(gou)和執行機構(gou)時，應(ying)(ying)適應(ying)(ying)于環境溫(wen)度及工(gong)況要求(qiu)。
6. 防靜電、防火(huo)
用(yong)于(yu)易(yi)燃介(jie)質的(de)閥(fa)門(men)應(ying)設計(ji)成(cheng)防(fang)靜電(dian)(dian)結(jie)構，以保證閥(fa)門(men)的(de)導電(dian)(dian)性(xing)。用(yong)于(yu)易(yi)燃蒸氣或液體的(de)具有(you)軟(ruan)閥(fa)座或軟(ruan)的(de)關(guan)閉插入部件的(de)閥(fa)門(men)，在設計(ji)時(shi)(shi)應(ying)保證閥(fa)體和(he)閥(fa)桿具有(you)導電(dian)(dian)連貫性(xing)，放電(dian)(dian)路徑(jing)最大電(dian)(dian)阻(zu)不應(ying)超過10Ω。為了檢(jian)測防(fang)靜電(dian)(dian)性(xing)，一個新的(de)干燥閥(fa)門(men)至少開(kai)關(guan)5次，然后，用(yong)直流電(dian)(dian)源測試時(shi)(shi)，電(dian)(dian)阻(zu)不超過12V。
當有防火要求時可按JB/T 6899《閥門的耐火試(shi)驗》的規定。
7. 低(di)溫(wen)閥門的布(bu)置
低溫閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)在(zai)(zai)安(an)(an)裝時閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)桿(gan)方(fang)向必須在(zai)(zai)垂(chui)直向上的(de)(de)(de)45°角(jiao)范(fan)圍內，且(qie)應盡量避免安(an)(an)裝在(zai)(zai)垂(chui)直管線(xian)上，否則低溫介質將充(chong)滿閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)蓋(gai)的(de)(de)(de)加長(chang)部分(fen)，造成閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)填料(liao)失效，并會將冷量傳給閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)手柄，給操作人員帶(dai)來人身傷害。對于有泄(xie)壓結構(gou)的(de)(de)(de)低溫閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)，在(zai)(zai)安(an)(an)裝閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)時，要(yao)特(te)別(bie)注意閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)泄(xie)壓方(fang)向的(de)(de)(de)要(yao)求。閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門(men)(men)泄(xie)壓的(de)(de)(de)方(fang)向應在(zai)(zai)工藝流程圖和配管圖上標出。
三、工程(cheng)應用
某工藝物(wu)料(liao)(liao)管道NPS12，設計(ji)溫度-150℃，設計(ji)壓力(li)1.1MPa，閥門材料(liao)(liao)選用A351-CF8；TRIM．10-316，按API 600標準。
四、標準規范
GB/T 24925《低溫閥門技術條件》
BS 6364《低(di)溫閥(fa)門》
MSS SP 134《對低溫閥門及其閥體(ti)／閥蓋加長體(ti)的要求》
ISO 15848《閥門低泄漏性試驗》
JB/T 12003《閥門低溫試驗裝置規范》
JB/T 7248《閥門用低溫鋼鑄件技術條件》
JB/T 12621《液化天然氣閥門 技術條件》
JB/T 7749《低溫閥(fa)門技術(shu)條件》
