一、低溫閥門(men)的定義
不同標準對低溫閥門有不同定義。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℃。
國外根據各種不同氣體在常(chang)壓下(xia)的液化溫(wen)度一(yi)般(ban)分(fen)為(wei)：00~-46℃46℃,-47~-60℃,-61～-70℃，-71～-101℃，-102～-196℃，-253℃以(yi)下(xia)。一(yi)般(ban)將-46～150℃稱(cheng)(cheng)為(wei)低(di)溫(wen)，-150℃以(yi)下(xia)稱(cheng)(cheng)為(wei)超低(di)溫(wen)。
我國(guo)石化行業一(yi)般將應用(yong)在(zai)(zai)介質(zhi)溫度-40℃以(yi)下的閥(fa)門稱為低(di)溫閥(fa)，應用(yong)在(zai)(zai)介質(zhi)溫度-101℃以(yi)下的閥(fa)門稱作(zuo)超(chao)低(di)溫閥(fa)門。
低(di)(di)溫(wen)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門包括閘(zha)(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、截止閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、止回(hui)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、節(jie)流閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，減壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)等。MSS SP 134標準中(zhong)涉及(ji)(ji)低(di)(di)溫(wen)閘(zha)(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)截止閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和低(di)(di)溫(wen)蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，GB/T 24925標準中(zhong)涉及(ji)(ji)低(di)(di)溫(wen)閘(zha)(zha)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)截止閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)止回(hui)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、低(di)(di)溫(wen)球閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和低(di)(di)溫(wen)蝶閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，見圖6.7.1。
二、低溫閥門(men)材(cai)料選用與設計
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(di)溫(wen)閥門常用(yong)材料的最低(di)適(shi)用(yong)溫(wen)度見表6.7.5。
1. 閥(fa)蓋
低溫(wen)(wen)閥(fa)門的(de)一(yi)個最顯注的(de)特點就是(shi)其閥(fa)蓋(gai)一(yi)般為長(chang)頸結構，GB/T 24925規定(ding)“低溫(wen)(wen)閘(zha)閥(fa)、截止(zhi)閥(fa)、球(qiu)閥(fa)、蝶閥(fa)的(de)閥(fa)蓋(gai)應根據不同(tong)的(de)使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度要求(qiu)設計(ji)成便于保(bao)冷的(de)長(chang)頸閥(fa)蓋(gai)結構，以(yi)(yi)保(bao)證(zheng)填料函(han)底部(bu)的(de)溫(wen)(wen)度保(bao)持在(zai)(zai)0℃以(yi)(yi)上”。主要是(shi)為了使(shi)閥(fa)門操作(zuo)手柄(bing)和填料函(han)結構遠(yuan)離低溫(wen)(wen)區，既可以(yi)(yi)避(bi)免溫(wen)(wen)度太低造成操作(zuo)人員凍傷，也可以(yi)(yi)保(bao)證(zheng)填料函(han)和壓套在(zai)(zai)正常的(de)溫(wen)(wen)度下使(shi)用(yong)，防止(zhi)填料的(de)密封性能降低，延長(chang)填料的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命。此外，由于低溫(wen)(wen)管道一(yi)般有著較厚的(de)保(bao)冷層(ceng)厚度，長(chang)頸閥(fa)蓋(gai)便于保(bao)冷施(shi)工，并使(shi)填料壓蓋(gai)處(chu)于保(bao)冷層(ceng)外，有利于需(xu)(xu)要時(shi)隨時(shi)緊固壓蓋(gai)螺栓或添(tian)加填料而無需(xu)(xu)損壞保(bao)冷層(ceng)。
BS 6364規(gui)定(ding)了(le)DN15～DN500 帶(dai)冷(leng)箱(xiang)(xiang)的(de)加長(chang)(chang)(chang)尺寸(cun)，并規(gui)定(ding)非冷(leng)箱(xiang)(xiang)最小(xiao)加長(chang)(chang)(chang)長(chang)(chang)(chang)度(du)應(ying)為(wei)250mm。MSS SP 134包含(han)了(le)DN15～DN300的(de)帶(dai)冷(leng)箱(xiang)(xiang)和非冷(leng)箱(xiang)(xiang)的(de)加長(chang)(chang)(chang)尺寸(cun)要求，非冷(leng)箱(xiang)(xiang)加長(chang)(chang)(chang)尺寸(cun)比BS 6364規(gui)定(ding)長(chang)(chang)(chang)，帶(dai)冷(leng)箱(xiang)(xiang)加長(chang)(chang)(chang)尺寸(cun)比BS6364規(gui)定(ding)短(duan)。
2. 滴水板結構(gou)設計
由(you)于閥(fa)門內傳(chuan)遞是低溫(wen)介質(zhi)，為了避(bi)免或減少介質(zhi)溫(wen)度(du)向閥(fa)桿及其上端(duan)的(de)填充材(cai)(cai)料傳(chuan)遞，防止這些(xie)材(cai)(cai)料因凍結(jie)而失效，可(ke)在閥(fa)門中增(zeng)加(jia)滴水板結(jie)構。
3. 泄壓部件
當(dang)閥(fa)門(men)(men)為(wei)閉合狀態時(shi)，閥(fa)體內(nei)(nei)的(de)低溫介質吸(xi)收環境中熱量而逐漸汽(qi)化，其(qi)體積(ji)迅速上升，例如，液化天然氣汽(qi)化后的(de)體積(ji)為(wei)液態時(shi)的(de)數百倍，導致(zhi)(zhi)閥(fa)門(men)(men)內(nei)(nei)部超壓，甚至威脅到閥(fa)門(men)(men)的(de)安全，導致(zhi)(zhi)介質泄漏甚至造成火災(zai)事故，因此要求帶中腔自(zi)泄壓結構，使閥(fa)門(men)(men)內(nei)(nei)腔壓力異常超壓時(shi)，實現自(zi)動泄放。
4. 閥(fa)桿
閘閥(fa)與截(jie)止(zhi)閥(fa)的(de)(de)(de)閥(fa)桿(gan)(gan)應(ying)具有上密封。并滿足穩定性(xing)要(yao)求，以防止(zhi)施加壓力(li)(li)負載時產生(sheng)失(shi)穩。閥(fa)桿(gan)(gan)應(ying)該能(neng)夠(gou)傳遞必(bi)需的(de)(de)(de)扭(niu)矩或推(tui)力(li)(li)到閥(fa)門關閉件（閥(fa)瓣(ban)、閘板、球或蝶板等）上，并能(neng)承受操作的(de)(de)(de)載荷附(fu)加應(ying)力(li)(li)。閥(fa)桿(gan)(gan)的(de)(de)(de)危險截(jie)面(mian)應(ying)設置在不與介質接觸(chu)的(de)(de)(de)可見(jian)部位。
5. 操作力
在(zai)工作(zuo)條件下，手(shou)動操作(zuo)閥(fa)門(men)(men)時(shi)，在(zai)手(shou)柄或手(shou)輪邊緣(yuan)最大作(zuo)用力(li)應(ying)不超過350N，在(zai)閥(fa)門(men)(men)開啟和關(guan)閉瞬間，允許增(zeng)加到(dao)1000N，當(dang)裝有減速機構和執行機構時(shi)，應(ying)適應(ying)于(yu)環境溫度及(ji)工況要求。
6. 防(fang)靜電(dian)、防(fang)火(huo)
用(yong)于易(yi)(yi)燃介(jie)質的閥門應(ying)(ying)設(she)計成(cheng)防(fang)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)結構(gou)，以保(bao)證閥門的導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)。用(yong)于易(yi)(yi)燃蒸氣或(huo)液體(ti)的具(ju)有軟閥座或(huo)軟的關閉插入部件的閥門，在設(she)計時應(ying)(ying)保(bao)證閥體(ti)和(he)閥桿(gan)具(ju)有導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)連(lian)貫性(xing)(xing)，放電(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)最大電(dian)(dian)(dian)(dian)阻不(bu)應(ying)(ying)超(chao)過(guo)10Ω。為(wei)了檢(jian)測防(fang)靜電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)，一個新的干燥閥門至少開關5次(ci)，然后，用(yong)直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)(dian)源測試時，電(dian)(dian)(dian)(dian)阻不(bu)超(chao)過(guo)12V。
當(dang)有防(fang)火(huo)要求(qiu)時可(ke)按(an)JB/T 6899《閥門的(de)耐火(huo)試驗》的(de)規定。
7. 低溫閥門的布置
低溫閥(fa)門(men)在(zai)(zai)安(an)裝時閥(fa)桿方(fang)向必須在(zai)(zai)垂(chui)直(zhi)向上(shang)(shang)的(de)(de)(de)45°角范圍內，且應(ying)盡量(liang)避免(mian)安(an)裝在(zai)(zai)垂(chui)直(zhi)管(guan)線上(shang)(shang)，否則低溫介質將充滿閥(fa)蓋的(de)(de)(de)加長(chang)部分，造成閥(fa)門(men)填料失效(xiao)，并會將冷量(liang)傳給(gei)閥(fa)門(men)手柄，給(gei)操作人員帶來人身傷害。對(dui)于有泄(xie)壓(ya)結構(gou)的(de)(de)(de)低溫閥(fa)門(men)，在(zai)(zai)安(an)裝閥(fa)門(men)時，要特別(bie)注意閥(fa)門(men)泄(xie)壓(ya)方(fang)向的(de)(de)(de)要求(qiu)。閥(fa)門(men)泄(xie)壓(ya)的(de)(de)(de)方(fang)向應(ying)在(zai)(zai)工藝(yi)流(liu)程(cheng)圖和配(pei)管(guan)圖上(shang)(shang)標出。
三、工程應用
某工藝物料管道NPS12，設(she)計(ji)溫度-150℃，設(she)計(ji)壓力(li)1.1MPa，閥門(men)材料選用(yong)A351-CF8；TRIM．10-316，按(an)API 600標準(zhun)。
四、標準規范
GB/T 24925《低溫閥門技術條件》
BS 6364《低(di)溫閥門》
MSS SP 134《對(dui)低溫閥門及其閥體／閥蓋加長體的要求》
ISO 15848《閥門低泄(xie)漏(lou)性試(shi)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(di)溫(wen)閥(fa)門技術(shu)條件》
