低温阀门的技术要求和选用标准

　　低温阀门的技术要求和选用标准
　　
　　一、低温阀门的设计要求
　　
　　根据使用条件，低温阀的设计有下列要求：
　　
　　1）低温阀门在低温介质及周围环境温度下应具有长时间工作的能力。
　　
　　2）低温阀门不应成为低温系统的一个显著热源。这是因为热量的流入除降低热效率外，如流入过多，还会使内部流体急速蒸发，产生异常升压，造成危险。
　　
　　3）低温介质不应对手轮操作及填料密封性能产生有害的影响。
　　
　　4）直接与低温介质接触的阀门组合件应具有防爆和防火结构。
　　
　　5）在低温下工作的阀门组合件无法润滑，所以需要采取结构措施，以防止摩擦件擦伤。
　　
　　二、低温阀的材料选用
　　
　　1、低温阀主体材料
　　
　　（1）主体材料选用应考虑的因素从金相考虑，金属材料中除了具有面心立方晶格的奥氏体钢、铜、铝等以外，一般的钢材在低温状态下会出现低温脆性，从而降低阀门的强度和使用寿命。选择主体材料时首先要选用适合于低温下工作的材料。铝在低温下不会出现低温脆性，但因铝及铝合金的硬度不高，铝密封面的耐磨、耐擦伤性能差，所以在低温阀门中的使用有一定的限制，仅在低压和小口径阀门中选用。
　　
　　在低温工作的材料要保证其低温性能，主要是保证其冷冲击强度。阀内件必须通过正确选材，使其具有足够的冷冲击强度，才能防止断裂。C和Cr的合金钢在低于－20℃时候很快失去抗冲击强度，所以使用温度分别限制在-30℃和-50℃。含Ni量为3.5%的镍钢可以使用到-100℃，含Ni量9%的镍钢可以使用到-192℃。奥氏体不锈钢、镍、蒙乃尔合金、哈氏合金、钛、铝合金及青铜可以使用到更低的温度（-273℃）。除此以外，低温阀门的材料选用还应考虑以下一些因素：
　　
　　1）阀门的zui低使用温度
　　
　　2）金属材料在低温下保持工作条件所需要的力学性能，特别是冲击韧性、相对延伸率及组织稳定性；
　　
　　3）在低温及无油润滑的情况下，具有良好的耐摩性；
　　
　　4）具有良好的耐蚀性
　　
　　5）采用焊接连接时还需考虑材料的焊接性能。
　　
　　三、性能的要求
　　
　　低温阀门在市面上的发展快速，但也存在着一些问题。低温阀门产生泄漏的原因主要有两种情况，一是内漏；二是外漏。
　　
　　1）阀门产生内漏主要原因是密封副在低温状态下产生变形所致。当介质温度下降到使材料产生相变时造成体积变化，使原本研磨精度很高的密封面产生翘曲变形而造成低温密封不良。我们曾对DN250阀门进行低温试验，介质为液氮（-196℃）蝶板材料为1Cr18Ni9Ti（没经过低温处理）发现密封面翘曲变形量达0.12mm左右，这是造成内漏的主要原因。
　　
　　2）阀门的外漏：其一是阀门与管路采用法兰连接方式时，由于连接垫料、连接螺栓、以及连接件在低温下材料之间收缩不同步产生松弛而导至泄漏。因此我们把阀体与管路的连接方式由法兰连接改为焊接结构，避免了低温泄漏。其二是阀杆与填料处的泄漏。一般多数阀门的填料采用F4，因为它的自滑性能好、摩擦系数小（对钢的摩擦系数f=0.05～0.1），又具有*的化学稳定性，因此得到广泛应用。但F4也有不足之处，一是冷流倾向大；二是线膨胀系数大，在低温下产生冷缩导致渗漏，造成阀杆处大量结冰，至使阀门开启失灵。为此研制的低温蝶阀采用自缩密封结构即利用F4膨胀系数大的特点，通过予留的间隙达到常温、低温都可以密封的目的。