简介
低温阀门是一种专用阀门，设计用于在极低温度（通常低于-150°C （ -238°F ） ）下可靠运行。它们在液化天然气（ LNG ）工厂、生产液氧、氮气和氩气的空气分离装置（ ASU ）以及其他低温工艺行业中必不可少。极端寒冷给材料、密封和阀门操作带来了独特的挑战，需要专门的设计考虑。本文介绍了低温阀门的关键设计原则和应用。
1.低温材料的选择
标准碳钢在低温下会变脆，因此不适合低温使用。低温阀门使用特别选择的材料，在极低温度下保持韧性：
- LCB （ ASTM A352 ） ：低温碳钢，适用于-46°C。
- LC3 （ ASTM A352 ） ： 3.5%镍钢，适用于-101°C。乙烯和丙烯使用中常见。
- LC9 （ ASTM A352 ） ： 9%镍钢，适用于-196°C。用于LNG和液氮应用。
- CF8/CF8M （ ASTM A351 ） ：奥氏体不锈钢铸件，适用于-254°C。低温阀门最常用的材料。
- 锻造奥氏体不锈钢（ F304/F316 ， ASTM A182 ） ：用于阀杆、内部件和小型锻造阀门。
材料必须根据ASTM A370在最低设计金属温度（ MDMT ）或以下进行冲击测试，以验证足够的夏比V型缺口韧性。
2.扩展发动机罩设计
低温阀门的一个定义特征是扩展阀盖（或扩展阀杆）设计。阀盖是细长的，以提高阀杆填料远离冷处理介质，允许在阀盖腔中形成温热的气体柱。
这使阀杆填料保持在最低工作温度以上，防止填料脆化和泄漏；防止填料压盖和操作机构周围结冰；并保护执行器或手轮免受极端寒冷。
阀盖延伸长度由阀门尺寸、工作温度和绝缘要求决定。对于-162°C的LNG服务， 300–600毫米的延伸很常见。发动机罩通常垂直向上，以便暖气柱正常工作。
3.清洁和脱脂要求
用于氧气和液化天然气服务的低温阀门需要严格的清洁和脱脂。当与高压氧接触时，氧气服务中的油、油脂和碳氢化合物污染会导致剧烈点火或爆炸。即使在液化天然气服务中，污染也可能导致冻结堵塞和操作问题。
清洁程序通常包括：用批准的溶剂脱脂；内部通道的超声波清洁；以及用无油氮气或清洁空气干燥。清洁的阀门用盲法兰或盖子密封，并根据行业标准（例如用于氧气服务的CGA G-4.1 ）进行标记。所有后续处理和组装必须保持清洁。
4.测试标准（ BS 6364 ）
BS 6364 ，低温服务阀门规范，是低温阀门测试的主要国际标准。关键测试要求包括：
低温阀座泄漏测试：将阀门冷却到最低工作温度（通常使用液氮为-196°C ） ，并在指定的压差下测量阀座泄漏。
低温运行测试：阀门在低温下循环，以验证其正确打开和关闭，并且运行扭矩保持在可接受的范围内。
保温和检查：低温测试后，将阀门加热到环境温度，并重新测试阀壳密封性和阀座泄漏，以验证热循环没有损坏阀门。
5.应用和服务注意事项
低温阀门在几个关键行业中使用：液化天然气工厂使用闸阀、截止阀、止回阀和球阀在-162°C下进行液化、储存和运输；空气分离装置生产液氧（ -183°C ）、液氮（ -196°C ）和液氩（ -186°C ） ；乙烯和石化工厂在低温分离过程中使用低温阀门。
关键的服务考虑因素包括：管道和阀门组件的热收缩；防止可能冻结和阻塞操作的水分进入；选择与低温兼容的包装材料；以及防火设计（如适用）。正确的安装，包括正确的阀盖方向、充分的隔热和防潮，对于可靠的低温阀门性能至关重要。