一、低溫閥門(mén)的定義


  不同標準對低溫閥門(mén)有不同定義。BS 6364《低溫用閥門(mén)》適用于介質(zhì)溫度范圍為-50~-196℃。MSS SP 134《對低溫閥門(mén)及其閥體/閥蓋加長(cháng)體的要求》對低溫定義為-100~-195℃。GB/T 24925《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》規定介質(zhì)溫度范圍為-29~-196℃。殼牌閥門(mén)標準《低溫及超低溫用閥門(mén)》適用于介質(zhì)溫度范圍為-30~-196℃。


  國外根據各種不同氣體在常壓下的液化溫度一般分為:00~-46℃46℃,-47~-60℃,-61~-70℃,-71~-101℃,-102~-196℃,-253℃以下。一般將-46~150℃稱(chēng)為低溫,-150℃以下稱(chēng)為超低溫。


  我國石化行業(yè)一般將應用在介質(zhì)溫度-40℃以下的閥門(mén)稱(chēng)為低溫閥,應用在介質(zhì)溫度-101℃以下的閥門(mén)稱(chēng)作超低溫閥門(mén)。


  低溫閥門(mén)包括閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、節流閥,減壓閥等。MSS SP 134標準中涉及低溫閘閥、低溫截止閥、低溫球閥和低溫蝶閥,GB/T 24925標準中涉及低溫閘閥、低溫截止閥、低溫止回閥、低溫球閥和低溫蝶閥,見(jiàn)圖6.7.1。





二、低溫閥門(mén)材料選用與設計


  低溫閥門(mén)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(jīng)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低溫閥門(mén)常用材料的最低適用溫度見(jiàn)表6.7.5。





 1. 閥蓋


   低溫閥門(mén)的一個(gè)最顯注的特點(diǎn)就是其閥蓋一般為長(cháng)頸結構,GB/T 24925規定“低溫閘閥、截止閥、球閥、蝶閥的閥蓋應根據不同的使用溫度要求設計成便于保冷的長(cháng)頸閥蓋結構,以保證填料函底部的溫度保持在0℃以上”。主要是為了使閥門(mén)操作手柄和填料函結構遠離低溫區,既可以避免溫度太低造成操作人員凍傷,也可以保證填料函和壓套在正常的溫度下使用,防止填料的密封性能降低,延長(cháng)填料的使用壽命。此外,由于低溫管道一般有著(zhù)較厚的保冷層厚度,長(cháng)頸閥蓋便于保冷施工,并使填料壓蓋處于保冷層外,有利于需要時(shí)隨時(shí)緊固壓蓋螺栓或添加填料而無(wú)需損壞保冷層。


  BS 6364規定了DN15~DN500 帶冷箱的加長(cháng)尺寸,并規定非冷箱最小加長(cháng)長(cháng)度應為250mm。MSS SP 134包含了DN15~DN300的帶冷箱和非冷箱的加長(cháng)尺寸要求,非冷箱加長(cháng)尺寸比BS 6364規定長(cháng),帶冷箱加長(cháng)尺寸比BS6364規定短。


 2. 滴水板結構設計


   由于閥門(mén)內傳遞是低溫介質(zhì),為了避免或減少介質(zhì)溫度向閥桿及其上端的填充材料傳遞,防止這些材料因凍結而失效,可在閥門(mén)中增加滴水板結構。


 3. 泄壓部件


   當閥門(mén)為閉合狀態(tài)時(shí),閥體內的低溫介質(zhì)吸收環(huán)境中熱量而逐漸汽化,其體積迅速上升,例如,液化天然氣汽化后的體積為液態(tài)時(shí)的數百倍,導致閥門(mén)內部超壓,甚至威脅到閥門(mén)的安全,導致介質(zhì)泄漏甚至造成火災事故,因此要求帶中腔自泄壓結構,使閥門(mén)內腔壓力異常超壓時(shí),實(shí)現自動(dòng)泄放。


 4. 閥桿


   閘閥與截止閥的閥桿應具有上密封。并滿(mǎn)足穩定性要求,以防止施加壓力負載時(shí)產(chǎn)生失穩。閥桿應該能夠傳遞必需的扭矩或推力到閥門(mén)關(guān)閉件(閥瓣、閘板、球或蝶板等)上,并能承受操作的載荷附加應力。閥桿的危險截面應設置在不與介質(zhì)接觸的可見(jiàn)部位。


 5. 操作力


   在工作條件下,手動(dòng)操作閥門(mén)時(shí),在手柄或手輪邊緣最大作用力應不超過(guò)350N,在閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉瞬間,允許增加到1000N,當裝有減速機構和執行機構時(shí),應適應于環(huán)境溫度及工況要求。


 6. 防靜電、防火


   用于易燃介質(zhì)的閥門(mén)應設計成防靜電結構,以保證閥門(mén)的導電性。用于易燃蒸氣或液體的具有軟閥座或軟的關(guān)閉插入部件的閥門(mén),在設計時(shí)應保證閥體和閥桿具有導電連貫性,放電路徑最大電阻不應超過(guò)10Ω。為了檢測防靜電性,一個(gè)新的干燥閥門(mén)至少開(kāi)關(guān)5次,然后,用直流電源測試時(shí),電阻不超過(guò)12V。

當有防火要求時(shí)可按JB/T 6899《閥門(mén)的耐火試驗》的規定。


 7. 低溫閥門(mén)的布置


  低溫閥門(mén)在安裝時(shí)閥桿方向必須在垂直向上的45°角范圍內,且應盡量避免安裝在垂直管線(xiàn)上,否則低溫介質(zhì)將充滿(mǎn)閥蓋的加長(cháng)部分,造成閥門(mén)填料失效,并會(huì )將冷量傳給閥門(mén)手柄,給操作人員帶來(lái)人身傷害。對于有泄壓結構的低溫閥門(mén),在安裝閥門(mén)時(shí),要特別注意閥門(mén)泄壓方向的要求。閥門(mén)泄壓的方向應在工藝流程圖和配管圖上標出。



三、工程應用


  某工藝物料管道NPS12,設計溫度-150℃,設計壓力1.1MPa,閥門(mén)材料選用A351-CF8;TRIM.10-316,按API 600標準。



四、標準規范


  GB/T 24925《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》


  BS 6364《低溫閥門(mén)》


  MSS SP 134《對低溫閥門(mén)及其閥體/閥蓋加長(cháng)體的要求》


  ISO 15848《閥門(mén)低泄漏性試驗》


  JB/T 12003《閥門(mén)低溫試驗裝置規范》


  JB/T 7248《閥門(mén)用低溫鋼鑄件技術(shù)條件》


  JB/T 12621《液化天然氣閥門(mén) 技術(shù)條件》


  JB/T 7749《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》




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