一文介绍低温阀门

2024/10/8


什么是低温阀门

低温阀门:是指适用于介质温度在-40℃至-196℃之间的阀门,主要用于乙烯、液化天然气装置、天然气 LPG/LNG 储罐、接受基地及卫星站、空分设备、石油化工尾气分离设备、液氧、液氮、液氩、二氧化碳低温贮槽及槽车、变压吸附制氧等装置上。输出的液态低温介质如乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等,不但易燃易爆,而且在升温时会气化,气化时体积膨胀数百倍。

常见的低温阀门类型包括:低温球阀、低温闸阀、低温截止阀、低温安全阀、低温止回阀、低温蝶阀、低温针阀、低温节流阀、低温减压阀等。



以下是低温阀门的一些特点和设计要求:

1. 材料选择:

低温阀门的工作介质温度低、易燃易爆且渗透性强,对阀门用材有特殊要求。一般来说,-46℃低温级常选用低温碳钢;-101℃和-196℃低温级通常采用300系列奥氏体不锈钢,其具有适中的强度、较好的韧性和加工性能等。材料的低温冲击韧性很重要,因为碳钢等体心立方晶格的金属材料存在低温冷脆现象,而奥氏体不锈钢等面心立方晶格的金属材料冲击韧性基本不受低温影响。
2. 结构设计:
- 阀盖结构:通常设计成长颈结构,使阀门操作手柄和填料函远离低温区,保证填料函和压套在正常温度下使用,延长填料寿命;也便于保冷施工,使填料压盖处于保冷层外,方便紧固螺栓或添加填料,且长颈阀盖便于与较厚的保冷层厚度匹配。
- 滴水板结构:可减少介质温度向阀杆及其上端填充材料传递,避免材料失效;其直径超过中法兰直径,可防止低温液化的水蒸气滴落在中法兰螺栓上导致螺栓锈蚀,也能防止冷凝水滴落保护保冷层及防止冷量流失。
- 泄压部件结构:对于有密闭中腔结构且用于易燃、易爆、易气化介质的低温阀门,需带中腔自泄压结构,当阀体内低温介质汽化导致内部超压时,可自动泄放,保证阀门和工厂安全。不同类型的阀门(如闸阀、球阀)在泄压设计上有所区别。
- 防静电及防火结构:防静电设计将阀杆与阀体导通,以消除静电隐患;防火结构设计与普通阀门类似,主要针对温度剧烈变化导致的介质泄漏问题。
3. 安装要求:
由于其长颈阀盖结构,安装时阀杆方向须在垂直向上的45度角范围内,尽量避免安装在垂直管线上,否则低温介质会充满阀盖加长部分,导致填料失效,并可能将冷量传给阀门手柄,造成人身伤害。对于有泄压结构的低温阀门,要注意阀门泄压方向的要求,该方向应在工艺流程图上标出,并体现在管道轴测图中。

为保证低温阀门在低温工况下安全可靠运行,对其制造和试验也有严格要求,包括采用专用设备进行加工、进行低温处理和冲击试验等,以确保阀门的性能和质量。




部分低温阀门的参数示例

1. 压力等级:

常见有150、300、600lb、900lb、1500lb(45mpa)等;
2. 阀门通径:
范围一般为15~1200mm(1/2~48");
3. 连接形式:
有法兰式、焊接式、螺纹等;
4.温度:
如-46℃、-101℃、-196℃、-253℃等;
5. 适用介质:
例如液化天然气、乙烯、丙烯等;
6. 驱动方式:
包括手动、伞齿轮传动、电动等。



常用的低温阀门材料

1. 阀体、阀盖:采用LCB(-46℃)、LC3(-101℃)、CF8(304)(-196℃)等;

2. 闸板:不锈钢堆焊钴基硬质合金;
3. 阀座:不锈钢堆焊钴基硬质合金;

4. 阀杆:0Cr18Ni9。








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