一(yi)、低(di)溫(wen)閥門的定義
不同標準對低溫閥門(men)有不同定義。BS 6364《低溫用閥門》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(gen)據(ju)各種不(bu)同氣體在常壓下的液化溫(wen)度一(yi)般分(fen)為：00~-46℃46℃,-47~-60℃,-61～-70℃，-71～-101℃，-102～-196℃，-253℃以下。一(yi)般將(jiang)-46～150℃稱為低(di)(di)溫(wen)，-150℃以下稱為超低(di)(di)溫(wen)。
我國石化行業一(yi)般將應用在介(jie)質溫(wen)度-40℃以下的閥(fa)門(men)稱為(wei)低(di)溫(wen)閥(fa)，應用在介(jie)質溫(wen)度-101℃以下的閥(fa)門(men)稱作超低(di)溫(wen)閥(fa)門(men)。
低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門包括閘(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、截止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、止(zhi)回(hui)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、節流閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，減壓閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)等。MSS SP 134標(biao)準(zhun)中涉(she)及低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)閘(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)截止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，GB/T 24925標(biao)準(zhun)中涉(she)及低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)閘(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)截止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)止(zhi)回(hui)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，見圖(tu)6.7.1。
二、低溫閥門材(cai)料選用(yong)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低溫閥(fa)門(men)常用(yong)材料的最低適用(yong)溫度(du)見表6.7.5。
1. 閥蓋
低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)閥(fa)門(men)的(de)(de)一(yi)個最顯(xian)注的(de)(de)特點就是其閥(fa)蓋一(yi)般為長頸結構，GB/T 24925規(gui)定“低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)閘閥(fa)、截止閥(fa)、球閥(fa)、蝶閥(fa)的(de)(de)閥(fa)蓋應根據不同的(de)(de)使(shi)(shi)用溫(wen)(wen)度要(yao)求設(she)計成便于(yu)保(bao)(bao)(bao)(bao)冷(leng)(leng)的(de)(de)長頸閥(fa)蓋結構，以保(bao)(bao)(bao)(bao)證(zheng)(zheng)填(tian)料函底部(bu)的(de)(de)溫(wen)(wen)度保(bao)(bao)(bao)(bao)持在(zai)0℃以上”。主要(yao)是為了使(shi)(shi)閥(fa)門(men)操作(zuo)手柄和填(tian)料函結構遠離低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)區(qu)，既可(ke)以避免溫(wen)(wen)度太低(di)(di)(di)造成操作(zuo)人員凍傷，也可(ke)以保(bao)(bao)(bao)(bao)證(zheng)(zheng)填(tian)料函和壓套(tao)在(zai)正(zheng)常的(de)(de)溫(wen)(wen)度下(xia)使(shi)(shi)用，防止填(tian)料的(de)(de)密(mi)封(feng)性能降低(di)(di)(di)，延(yan)長填(tian)料的(de)(de)使(shi)(shi)用壽命。此外，由于(yu)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)管道一(yi)般有(you)著較厚(hou)(hou)的(de)(de)保(bao)(bao)(bao)(bao)冷(leng)(leng)層厚(hou)(hou)度，長頸閥(fa)蓋便于(yu)保(bao)(bao)(bao)(bao)冷(leng)(leng)施工，并使(shi)(shi)填(tian)料壓蓋處于(yu)保(bao)(bao)(bao)(bao)冷(leng)(leng)層外，有(you)利(li)于(yu)需要(yao)時隨時緊固壓蓋螺(luo)栓或添加填(tian)料而(er)無需損(sun)壞保(bao)(bao)(bao)(bao)冷(leng)(leng)層。
BS 6364規定(ding)了(le)(le)DN15～DN500 帶(dai)冷箱(xiang)的(de)(de)加(jia)(jia)長(chang)(chang)尺寸，并規定(ding)非冷箱(xiang)最小加(jia)(jia)長(chang)(chang)長(chang)(chang)度應(ying)為(wei)250mm。MSS SP 134包含了(le)(le)DN15～DN300的(de)(de)帶(dai)冷箱(xiang)和非冷箱(xiang)的(de)(de)加(jia)(jia)長(chang)(chang)尺寸要求，非冷箱(xiang)加(jia)(jia)長(chang)(chang)尺寸比(bi)(bi)BS 6364規定(ding)長(chang)(chang)，帶(dai)冷箱(xiang)加(jia)(jia)長(chang)(chang)尺寸比(bi)(bi)BS6364規定(ding)短。
2. 滴水板結構設計
由于(yu)閥門(men)內傳(chuan)遞(di)是低溫(wen)介質(zhi)，為了(le)避免或(huo)減少介質(zhi)溫(wen)度向閥桿及其上(shang)端(duan)的填(tian)充材料(liao)傳(chuan)遞(di)，防止這些材料(liao)因(yin)凍結(jie)而失效，可在閥門(men)中增加(jia)滴水板結(jie)構。
3. 泄壓部件(jian)
當(dang)閥門(men)(men)為閉合狀態(tai)時(shi)，閥體內(nei)(nei)(nei)的低溫介(jie)質(zhi)吸收環境中熱(re)量而逐漸汽化(hua)，其(qi)體積迅速(su)上升，例如，液化(hua)天然氣汽化(hua)后(hou)的體積為液態(tai)時(shi)的數百倍，導致閥門(men)(men)內(nei)(nei)(nei)部(bu)超壓(ya)，甚至威脅(xie)到(dao)閥門(men)(men)的安全，導致介(jie)質(zhi)泄漏甚至造(zao)成火災事故，因(yin)此要求帶中腔自泄壓(ya)結構，使閥門(men)(men)內(nei)(nei)(nei)腔壓(ya)力異常(chang)超壓(ya)時(shi)，實現自動泄放。
4. 閥(fa)桿
閘(zha)閥(fa)(fa)與截止閥(fa)(fa)的閥(fa)(fa)桿(gan)應具(ju)有上密封。并滿足穩定性要求(qiu)，以防(fang)止施加壓(ya)力負載時產生失(shi)穩。閥(fa)(fa)桿(gan)應該能夠傳遞(di)必需的扭矩或推(tui)力到閥(fa)(fa)門關(guan)閉(bi)件（閥(fa)(fa)瓣、閘(zha)板、球或蝶板等）上，并能承受操作的載荷附加應力。閥(fa)(fa)桿(gan)的危險(xian)截面應設(she)置在不與介質接觸的可(ke)見部位(wei)。
5. 操(cao)作(zuo)力
在工作(zuo)條件(jian)下，手(shou)動操作(zuo)閥(fa)(fa)門時，在手(shou)柄或(huo)手(shou)輪邊(bian)緣最大作(zuo)用力應不超過350N，在閥(fa)(fa)門開(kai)啟和關閉瞬間，允許增(zeng)加(jia)到1000N，當裝有減速機構和執(zhi)行機構時，應適(shi)應于(yu)環境溫度及工況要(yao)求。
6. 防靜電、防火
用(yong)于易燃介質的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)門應設計成防靜電(dian)(dian)結構，以保證閥(fa)(fa)門的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)性(xing)。用(yong)于易燃蒸氣或液體的(de)(de)(de)具(ju)有軟(ruan)閥(fa)(fa)座(zuo)或軟(ruan)的(de)(de)(de)關(guan)閉插(cha)入部件的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)門，在設計時(shi)應保證閥(fa)(fa)體和閥(fa)(fa)桿具(ju)有導(dao)電(dian)(dian)連(lian)貫(guan)性(xing)，放電(dian)(dian)路徑最大電(dian)(dian)阻不應超(chao)過(guo)10Ω。為了檢測防靜電(dian)(dian)性(xing)，一個新的(de)(de)(de)干燥閥(fa)(fa)門至(zhi)少開關(guan)5次，然后，用(yong)直(zhi)流電(dian)(dian)源測試(shi)時(shi)，電(dian)(dian)阻不超(chao)過(guo)12V。
當有防火(huo)要(yao)求時可按JB/T 6899《閥門的耐火(huo)試驗》的規定。
7. 低(di)溫(wen)閥門的布置
低(di)溫閥門(men)(men)(men)(men)在安裝時(shi)閥桿方向必須在垂(chui)直向上的(de)(de)45°角范圍內，且應(ying)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)安裝在垂(chui)直管線上，否則低(di)溫介質(zhi)將充滿閥蓋的(de)(de)加長部分，造成閥門(men)(men)(men)(men)填料失效(xiao)，并會將冷量(liang)傳給(gei)閥門(men)(men)(men)(men)手柄(bing)，給(gei)操作人(ren)員帶來(lai)人(ren)身傷害(hai)。對(dui)于有泄(xie)壓(ya)(ya)結(jie)構的(de)(de)低(di)溫閥門(men)(men)(men)(men)，在安裝閥門(men)(men)(men)(men)時(shi)，要特別注意閥門(men)(men)(men)(men)泄(xie)壓(ya)(ya)方向的(de)(de)要求。閥門(men)(men)(men)(men)泄(xie)壓(ya)(ya)的(de)(de)方向應(ying)在工藝流程圖(tu)和配管圖(tu)上標出。
三、工程應用
某(mou)工藝物料管道NPS12，設(she)計溫度-150℃，設(she)計壓力1.1MPa，閥門材料選用A351-CF8；TRIM．10-316，按API 600標準。
四(si)、標準規范
GB/T 24925《低溫閥門技術條件》
BS 6364《低溫(wen)閥門》
MSS SP 134《對低溫閥門及其閥體／閥蓋加長體的要(yao)求》
ISO 15848《閥門(men)低泄(xie)漏性(xing)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(wen)閥(fa)門技術條件》
