低溫閥是一種在低溫介質中工作的閥門。隨著現代科技的發展，低溫工程制品的生產規模不斷擴大，液氧、液氮以及液化石油氣等得到廣泛的應用。尤其是液化天然氣越來越受到世界各國的重視。液化氨的溫度-269℃，液氫的溫度-254 ℃，液化氦的溫度-196 ℃，液氧的溫度-183 ℃，液化天然氣的溫度-162 ℃，以上物質的液化分餾，運輸和儲存都需要使用大量的低溫閥門。低溫閥門的用途越來越廣，需求越來越大，對低溫閥的技術性能和工作特性的要求也在不斷提高。

低溫閥的溫度等級：

國外根據各種不同氣體在常壓下的液化溫度一般分為六種溫度級。

一級為 0~-46℃；

二級為-47~-60℃；

三級為-61~-70 ℃；

四級為-70~-101 ℃；

五級為-102~-196℃；

六級為-253 ℃以下。

一般將-46~-150 ℃稱為低溫，-150 ℃以下稱為超低溫。

低溫閥的材料選用：

低溫閥門的一般設計要求：

低溫閥門工作條件苛刻，其工作介質大部分為易燃、易爆、滲透性強的物質，最低工作溫度可達-269℃，最高使用壓力達10MPa。因此，低溫閥門的設計、制造、檢驗與通用閥門相比有很大的區別。一般，根據低溫閥門的使用工況，對設計工作提出以下幾點要求：

1)閥門及其組合件在低溫介質及周圍環境溫度下應具有長時間工作的能力（一般為10年或是3500~5000次循環）；

2)閥門相對于低溫介質，不應成為一個顯著熱源，這是因為熱量的流入會降低熱效率，而且熱量流入過多，還可能使閥門內部的低溫介質汽化，產生異常升壓，造成危險；

3)低溫介質不應對手輪的操作性能和填料的密封性能產生有害影響；

4)直接和低溫介質接觸的閥門組合件的結構應當符合相關的防爆和防火要求；

5)在低溫狀態下工作的閥門組合件不能潤滑，所以需要采取措施，防止摩擦部件被擦傷。

上述要求應當貫穿低溫閥門設計過程的始終，另外應當注意到上述要求是對低溫閥門特有的要求，在低溫閥門的設計過程中還應當同時遵守相關的通用閥門的要求。

低溫閥門技術水平的評價指標：

在低溫閥門設計過程中，除了需要考慮低溫閥門的流通能力和流道阻力等一般性要求外，還需要考慮一些其他指標耐酸q341f.com/' target='_blank'>球閥，以便更好地對低溫閥門的技術水平進行評價。通常通過衡量能量消耗是否合理來對低溫閥門的技術水平進行評價，其主要評價指標有以下幾項。

1.低溫閥門的絕熱性能

可以利用閥門進入低溫介質的熱流流量Q1與所通過的低溫介質的質量比來衡量低溫閥門的絕熱能力。但在介質種類不變，僅流速發生變化時，其值就會變化，因此用這種方法作為評價低溫閥門絕熱能力的指標顯然是不合適的。可以采用指標KT作統一比較。

式中：P--單位時間內進入低溫介質的熱量，W，P=Q1/T；

αT-比例系數，考慮到低溫閥門一般在液氮中進行試驗，故取αT=0.0216；

ΔT-周圍環境溫度（20℃）與低溫介質溫度之間的差值，℃；

DN-閥門的公稱通徑，m。

KT值對于同一種介質近似常數，只和閥門本身性質有關。

2.低溫閥門的冷卻性能

低溫閥門的冷卻性能是指低溫閥門從常溫冷卻到工作溫度的能力。這一性能可以利用閥門在上述過程中所消耗的能量，即在上述過程中閥門傳給低溫介質的熱量Q2來衡量。對于周期性工作的低溫閥門來說冷卻性能指標有著極其重要的意義。但僅僅用Q2來衡量低溫閥門冷卻性能是不夠的耐酸球閥，可采用如下指標：

3.低溫閥門啟閉密封件的工作性能

在低溫條件下，密封件的性能往往遭到破壞，為了實現可靠密封，必須采用合理的密封結構或者加大密封比壓。因此，需要對密封效果進行評價。

可以采用與泄漏量有關的參數來衡量低溫閥門的密封能力，即：

式中ΔV--在工作壽命期限內氣體的平均滲漏量，m3/s。

4.低溫閥門表面不結冰的條件

低溫閥門工作時，其表面不應結露，更不應結冰。閥門外表面是否結冰首先取決于周圍空氣溫度和零部件表面溫度之間的差值ΔT1，其次取決于空氣的露點溫度。事實上，在全天候條件下，徹底消除結露是很困難的。但是如果ΔT1滿足一定條件，結冰的可能性就會大大降低，則閥門表面不結冰的條件為ΔT1≤5℃。

表1為低溫閥門的一些技術水平指標。可以看出隨著公稱直徑的增大，閥門的性能有所改善。所以對Kr，Km指標的要求應當根據公稱通徑的不同而有所變化。Km的值還取決于閥門的類型、閥門殼體的材料及其組件的結構完善程度等要素。一般來說，蝶閥的Km指標最佳，但是蝶閥的低溫密封性能不是很好，因此只用來調節介質流量；截止閥和閘閥的性能次之，且低溫密封性能較好，在工業現場常用來切斷介質。

表1 氣動式真空絕熱低溫閥門技術水平指標

閥體、閥蓋、閥座閥瓣(閘板)材料的選用：

這些主體零件材料的選用原則大致是：溫度高于-100℃時選用鐵素體鋼；溫度低于-100℃時選用奧氏體不銹鋼；設計時根據最低使用溫度選擇適當的材料。

閥桿及緊固件的材料選用：

溫度高于-100℃時，閥桿和螺栓材料采用Ni、Cr-Mo等合金鋼，經適當的熱處理，以提高抗拉強度和防止螺紋咬傷等。溫度低于-100℃時，采用奧氏體不銹耐酸鋼制造。但18-8耐酸鋼硬度低，會造成閥桿與填料相互摩擦，致使填料處泄露。所以，閥桿表面必須鍍鉻，或進行氮化和鍍鎳磷處理，以提高表面硬度。還可以采用熱噴涂工藝，表面噴涂鉬、STL等耐磨、耐腐蝕合金。為防止螺母與螺栓咬死，螺母一般采用Mo鋼或Ni鋼，同時在螺紋表面涂二硫化鉬。

低溫閥墊片、填料材料的選用：

隨著溫度降低，氟塑料收縮量很大，會使密封性能下降，容易引起泄漏。石棉填料無法避免滲透泄漏。橡膠對天然氣有泡脹性，在低溫下不可采用。在低溫閥門設計中，一方面由結構設計來保證使填料處于接近環境溫度下工作，例如：采用長頸閥蓋結構，使填料函離低溫介質盡量遠些，另一方面在選擇填料時要考慮填料的低溫特性。低溫閥門一般采用浸漬四氟乙烯的石棉填料。

柔性石墨是一種優良的密封材料。這種材料對氣體、液體均不滲透，在厚度方向有10%~15%的彈性，較低的緊固件壓力就可以達到密封。他有自潤滑性，用作閥門填料可以防止填料與閥門的磨損。柔性石墨填料的使用溫度范圍為-200~870℃。

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