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低温阀的设计和使用工况

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低温阀的设计和使用工况
低温阀门的材料选用
1. 低温阀门的主体材料
a) 主体材料选用应考虑的因素
从金相考虑，金属材料中除了具有面心立方晶格的奥氏体钢、铜、
铝等以外，一般的钢材在低温状态下会出现低温脆性，从而降低阀门的
强度和使用寿命。
铝在低温下不会出现低温脆性，但铝及铝合金的硬度不高，铝密封
面的耐磨、耐擦伤性能差，所以仅在低压和小口径的低温阀门中使用。
b) 阀体、阀盖、阀座、阀瓣（闸板）材料的选用
温度高于-100℃时选用铁素体钢，温度低于-100℃选用奥氏体钢，
低压及小口径阀门可选用铜和铝等材料。
c) 阀杆及紧固件的材料选用
温度高于-100℃时，阀杆和螺栓材料采用Ni、Cr-Mo等合金钢，经
适当的热处理，以提高抗拉强度和防止螺纹咬伤等。
温度高于-100℃时，采用奥氏体不锈耐酸钢。18-8耐酸钢硬度低，
会造成阀杆与填料相互擦伤，至使填料处泄露。所以阀杆表面必须镀硬
铬（厚度0.04-0.06mm）,或进行氮化和镀镍磷处理，以提高表面硬度。
为防止螺母与螺栓咬死，螺母一般采用Mo钢或Ni钢，同时在螺纹
表面涂二硫化钼。
2. 低温阀垫片、填料的选用
随着温度降低，氟塑料收缩量很大，会使密封性能下降，容易引起泄露。
橡胶对液化天然气有泡胀性，在低温下不可采用。
在低温阀门设计中，一方面由结构设计来保证使填料处于接近环境温度
下工作。另一方面在选择填料是要考虑填料的低温特性。低温阀中一般采用
柔性石墨填料。柔性石墨对气体、液体均不渗透，较低的紧固压力就可达到
密封,它还有自润滑性。柔性石墨的使用温度范围为-200-870℃。 低温阀门
也可采用无填料的波纹管密封结构。
低温阀门用垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复
原性。常采用聚四氟乙烯和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片，优先选用柔性石墨
和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片(-200℃)。
低温阀门的特殊结构
1. 阀体应能充分承受温度变化而引起的膨胀、收缩，且阀座部位的结构不
会因温度变化而产生永久变形。
2. 阀盖：采用长颈阀盖结构，目的是起到保护填料函的作用。长颈阀盖结
构还便于缠绕保冷材料。
3. 阀瓣（闸板）：闸阀采用挠性闸板或开式闸板；截止阀的平阀座及针形阀，
采用塞子形阀瓣。这些结构形式不论温度如何变化，均能保持可靠的密
封。
4. 阀杆：阀杆需镀铬、镀镍磷或经氮化处理，以提高阀杆表面硬度，防止
阀杆与填料、填料压套相互咬死，损坏密封填料，造成填料函泄露。
5. 垫片：垫片选用应考虑材料的低温性能，如压缩回弹性、予紧力、紧固
压力分布以及应力松弛特性等。
6. 填料函及填料：填料函不能与低温段直接接触，而设在长颈阀盖顶端，
使填料函处于离低温区较远的位置，在0℃以上的温度环境下工作，提
高填料函的密封效果。填料函多采用带有中间金属隔离环的二段填料结
构，可以从填料函中间加入润滑脂形成油封层，降低填料函压差。
7. 上密封：低温阀都设有上密封结构，上密封要堆焊钴铬钨硬质合金，精
加工后研磨。
8. 阀座、阀瓣、（闸板）密封面：低温阀的关闭件采用钴铬钨硬质合金堆焊
机构。软密封结构由于聚四氟乙烯膨胀系数大，低温下变脆，所以仅使
用温度高于-70℃的低温阀，但聚三氟乙烯可用于-162℃的低温阀。
9. 中法兰螺栓：
a 螺栓应有足够的强度，因为螺栓在反复载荷下工作，常会因疲劳而产
生断裂。
b 因螺栓在螺纹根部易引起应力集中，所以最好采用全螺纹结构的螺
栓。
10. 保冷：又称隔温板，是一块焊在填料函下部长颈部分的圆形板。提高保
温效果。
11. 预防异常升压的措施：阀门关闭后，阀门腔内会残留一些液体。随着时
间的增加，这些液体回吸收大气中的热量，回升到常温并重新气化。气
化后，其体积急剧膨胀，约增加600倍之多，因而产生极高的压力，并
作用于阀体内部。这种现象称为异常升压，是低温阀门特有现象。发生
异常升压现象时，会使闸板紧压在阀座上，导致闸板不能开启。高压会
将中法兰垫片冲出或冲坏填料；也可引起阀体、阀盖变形，使阀座密封
性能显著下降。
12. 为防止异常升压现象发生，一般低温阀门在结构上采用以下措施：
a 设置泄压孔，又称压力平衡孔或排气孔。
b 在阀门上设置引出管或安装安全阀以排出异常高压。

低温阀门的技术要求
深冷处理：将零件浸入低温液氮箱中保温一定时间，以减少其由于温差
和金相组织改变而产生的变形，从而提高阀门在低温时的密封性能的一种处
理方法。
1. 在阀瓣和阀座的密封面上堆焊硬质合金应符合JB/T 6438的规定。使用
温度低于-100℃时，堆焊后要进行深冷处理，即在研磨前浸在-196℃的
液氮中保冷2-6h后取出自然处理，然后研磨装配。
2. 用于-100℃以下的低温阀门，其阀体、阀盖、阀瓣、阀座、阀杆等零件
在精加工前应进行深冷处理，即将零件浸放在液氮箱中进行冷却，当零
件温度达到-196℃时，开始保温1-2h，然后取出箱外处理到常温，重复
循环2次。

低温阀门的试验方法
1. 常温试验：常温试验应符合GB/T13927、JB/T9092、API598及API 6D
的规定。
2. 低温试验：低温阀门的低温试验在常温试验合格后进行。
试验前应清除阀体中的水和油脂，用符合试验要求的热电偶与阀门连
接，试验过程中监测阀体、阀盖的温度。低温试验冷却介质为液氮与酒精的
混合液或液氮，试验介质为氦气。

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概述现行低温阀门相关标准的区别

概述现行低温阀门相关标准的区别

概述现行低温阀门相关标准的区别一、低温阀门检测标准概论目前国内对低温阀门的检测主要是标准依据是GB/24925-2010和BS6364：1984（R1991、R1997、R1998），由于JB/T 7749-1995已经作废，不在标准讨论内。

GB/24925-2010和BS6364：1984（R1991、R1997、R1998）中最主要的区别在于：1、非冷箱用阀门其填料压套加长部分的最小长度和冷箱用填料压套的加长部分的最小长度；2、低温试验时要求的不同；3、对软密封阀门的检验标准不同。

BS6364：1984（R1991、R1997、R1998）中对非冷箱用填料压套加长部分的最小长度和冷箱用填料压套的加长部分的最小长度有了明确的规定。

除冷箱用阀门外，其他用途的阀门其填料压套加长部分的最小长度应为250mm（参见图1）。

对于冷箱用阀门，应适于在地面上与地面成等于大于15°的方向上操作阀杆，此外，如图所示的填料压套加长部分的最小长度应按表1的规定（除买方对填料压套的长度有特殊要求除外）。

而GB 24925-2010中只要求低温闸阀、截止阀、球阀、蝶阀的阀盖应根据不同的使用温度要求设计成便于保冷的长颈阀盖结构，以保证填料函底部的温度保持在0℃以上，没有给出具体的尺寸要求。

从中看出国标是以实际测试温度来评定填料压盖的加长部分是否满足标准要求。

虽然我们可以从设计时材料的导热系数、导热免洗及表面散热系数、散热面积等因素计算得出填料压盖的长度，而实际测试温度容易受到试验设备、试验安装及操作等影响，从而影响到对填料压盖加长部分是否满足标准的要求的判定。

所以在按国标设计的低温阀门图纸审核中，我们还是建议参考BS6364：1984（R1991、R1997、R1998）对填料压套加长部分的最小长度的设计。

二、不用标准的具体实测分析低温试验时，测试过程英标标准跟国标标准的有很大的不同。

BS6364：1984（R1991、R1997、R1998）中对阀门启闭的要求为开、关阀门20次，至少要在第一次和最后一次操作时测量其开、关力。

阀门高低温试验方法

阀门高低温试验方法

阀门高低温试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：阀门是工业生产中常用的一种管道控制装置，其主要功能是通过控制介质的流动，调节管道的流量、压力和温度。

在不同工作环境下，阀门需要经过各种试验来验证其性能和可靠性。

其中，高低温试验是阀门试验中的重要环节之一，本文将介绍阀门高低温试验的方法和步骤。

一、阀门高低温试验的意义阀门在工业生产中承担着重要的控制作用，因此其可靠性和性能至关重要。

在工作过程中，阀门可能会遭遇高温、低温等极端工况，因此需要进行高低温试验来验证其能否在极端环境下正常工作。

通过高低温试验，可以评估阀门在不同温度条件下的密封性能、耐受能力和可靠性。

二、高低温试验的方法1. 高温试验高温试验是指将阀门置于高温环境下进行测试，以验证其在高温条件下的工作性能。

具体步骤如下：（1）将阀门安装在高温试验设备中，设定所需的高温环境，通常高温范围为200℃以上。

（2）在高温环境下，对阀门进行密封性能测试、运行性能测试等，记录试验数据。

（3）根据测试结果评估阀门在高温条件下的性能，包括密封性能、流量特性、耐受能力等。

2. 低温试验低温试验是指将阀门置于低温环境下进行测试，以验证其在低温条件下的工作性能。

具体步骤如下：（1）将阀门安装在低温试验设备中，设定所需的低温环境，通常低温范围为-40℃以下。

（2）在低温环境下，对阀门进行密封性能测试、运行性能测试等，记录试验数据。

（3）根据测试结果评估阀门在低温条件下的性能，包括密封性能、流量特性、耐受能力等。

三、高低温试验的注意事项1. 确保试验设备的稳定性和精确度，避免因设备问题导致试验结果不准确。

2. 在高温试验和低温试验过程中，要避免阀门因过温或过冷而受损，确保试验过程安全。

3. 对试验数据进行准确记录和分析，及时发现问题并采取措施解决。

4. 在试验结束后，需要对阀门进行全面检查和整理，保证其性能和质量。

四、结语阀门高低温试验是验证阀门性能和可靠性的重要手段，只有经过高低温试验的检验，才能确保阀门在极端环境下正常工作。

超低温球阀阀座和阀体间密封结构设计与低温计算

超低温球阀阀座和阀体间密封结构设计与低温计算

唇形密封圈采用在低温下耐收缩性能强的材质制 造，如改性聚四氟乙烯。此结构与阀体金属表面共能 形成三道迷宫密封，且介质压力越高，所能提供的密 封能力越强，消除了泄漏的可能性，即使因长期使用 过程中第一道密封产生失效，介质逐渐从第一道密封 渗透到第二道密封中，由于迷宫效应，后续压力逐渐 减小，第二、第三道密封仍可在介质压力作用下与金 属表面形成良好的密封，大大增强了超低温球阀在超 低温工况下的密封性能。
30 通用机械 2019年 第10期
石油/化工通用机械
GM in Petroleum & Chemical Industry
于阀体与阀座之间，此种结构包括支撑块、V形弹簧、 三组唇形密封圈和密封座。其中三组唇形密封圈分为 上密封圈、中密封圈和下密封圈，中密封圈尾部固定 于下密封圈开口，上密封圈尾部固定于中密封开口， 三组唇形密封圈收尾相接安装于密封座上，形成一个 整体。V形弹簧安装于上密封圈开口沟槽内，支撑块卡 在V形弹簧上，V形弹簧可以提供一个稳定的弹力给唇 形密封圈，在弹力作用下使其上下唇面紧压于金属表 面。这种密封结构安装于超低温球阀阀座与阀体径向 密封处，唇形密封组件开口朝向高压侧，使得压力可 以张紧密封唇口，同时补充了弹簧力，增加了唇口与 金属表面的接触压力。
由于工况条件特殊，属于超低温状态，因此超低 温球阀需经合格结构设计，并基于低温状态装配间隙 和螺栓紧固力矩计算，才能保证其具有良好的性能。
超低温球阀主要应用于液化天然气和空分行业的 装置上，输出的液态介质有：液化天然气、液氧、液 氢、液化乙烯、液氮以及液化石油气等。其中部分介 质不但易燃易爆，且容易发生气化，气化时体积急剧 膨胀，并促使压力急剧上升，如果阀门结构设计不合 理，则会造成中腔积压，从而导致承压边界失效，甚 至阀门开裂爆炸，造成严重伤亡事故。
工艺管道阀门基础知识及安装要点

工艺管道阀门基础知识及安装要点

管道的分类：按最高工作压力、最高工作温度、介质、管道材质等因素分类。

高压管道10≤P＜35低温管道：＜-20℃；常温管道：-20〜200℃;高温管道：＞200℃。

公称直径：用符号DN表示，其后附加公称直径的数值。

公称直径为100nIn1,用DN100表示。

对于引进装置习惯用英寸表示。

公称直径50mm时，2〃表示。

公称直径的作用是：凡是公称直径相同的管子、管件（法兰、阀门等）均能互相联接。

公称压力：公称压力是为了设计、制造和使用的方便而规定的一种压力等级指管内工作介质温度在0〜120。

C范围内的最高允许工作压力用符号PN表示，其后附公称压力的数值公称压力为2.5MPa,用PN2.5表示（老产品有用“kgf/cm?单位，注意识别），或PN25baro当介质温度大于120。

C时，材料的强度下降，实际允许的工作压力要小于公称压力。

如铸铁阀门的公称压力为1MPa,在200。

C工作时，其工作压力不能大于0.9MPa o用于高温介质的管子及管件选用时应查阅有关手册，不能只凭公称压力为选用依据。

壁厚：常用的管子壁厚表示法有管子表号（SCh.）、壁厚尺寸两种方法。

管子表号（Sch.）是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000,并经圆整后的数值表号越大，壁厚越厚。

中国、ISo等钢管标准采用壁厚尺寸表示钢管壁厚系列。

表示方法为管外径X壁厚。

例如：Φ60.5×3.5mm0管道材料等级：根据设计温度、设计压力和输送介质要求及材料的性能和经济合理性确定管道和管道组成件的材质、品种和规格型号根据PID上的管道材料等级规定选用材料等级编码由6部分组成：JAJR61J-项目代码A-压力等级(ASME∕ANSlB16.5)J-材料代码R-法兰面(ASME/ANSIB16.5)61-序列号工厂管道应用条件：涉及介质种类，有LNGxMDEAxCO2、乙烯、丁烷、低温工艺物料、其他化学物等介质有一定腐蚀性。

环境温度低。