低溫閥門設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
典型的低溫閥門結(jié)構(gòu)：常用的低溫閥門有低溫閘閥、低溫截止閥、低溫止回閥、低溫球閥、低溫蝶閥 等。低溫閘閥和低溫球閥的中腔于閘板及球體之間， 均開有“泄壓孔”。所有的低溫閥門均為單向密封， 并在閥體上鑄出或標(biāo)注有介質(zhì)流向。
低溫閥門結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)特點描述
(1)閥蓋：低溫閥門的閥蓋采用加長結(jié)構(gòu)，目的在于能起到保護(hù)填料和填料函的作用，使填料的工作溫度在0℃ 以上。防止由于填料在低溫作用下彈性消失，致使介質(zhì)泄漏造成填料與閥桿處結(jié)冰，影響閥桿的正常操作以及填料拉傷閥桿而導(dǎo)致泄漏。同時加長閥蓋還便于低溫閥門殼體纏繞保冷材料，防止冷能損失。BS 6364標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了冷箱用閥門填料壓套的加長部分的 zui小長度（閥門通道中心線至填料壓套的加長尺寸，見表21-9)。還規(guī)定，除冷箱用閥門外，其他用途的閥門其填料壓套加長部分的zui小長度應(yīng)為250mm。
低溫閥門的閥蓋也可參考執(zhí)行中國石化北京工程建設(shè)公司（SEI)關(guān)于低溫閥閥蓋加長的尺寸要求（表 21-40)。中國石化北京工程建設(shè)公司規(guī)定用于低溫介質(zhì)的延長閥蓋閥門應(yīng)具有以下zui小延長閥蓋長度。延長閥蓋長度從閥門通道中心線至填料底部的距離。
當(dāng)閥門尺寸超出范圍時，閥門制造廠應(yīng)提出閥門通道中心線至填料底部的加長長度。
⑵zui小壁厚： 低溫閥門的閥體、閥蓋等殼體的“zui小擘厚”，不接受ASME B16.34標(biāo)準(zhǔn)中的壁厚。閘閥的“zui小壁厚”不得小于API 600、截止閥的“zui小壁厚”不得小于BS1873、止回閥的“zui小壁厚”不得小于BS1868等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“zui小壁厚”；閥桿的直徑應(yīng)符合API 600或BS 1873標(biāo)準(zhǔn)的要求。
⑶填料函、填料、墊片： 低溫閥門的填料函不能與低溫段直接接觸，而應(yīng)設(shè)在加長閥蓋頂端，使填料處于離低溫段較遠(yuǎn)的位置，以保證填料在0℃以上的環(huán)境下工作，提髙密封函的密封效果。對于≥DN300的低溫閥門填料函宜采用帶有中間金屬隔離環(huán)的二重填料結(jié)構(gòu)。如果沒有特殊規(guī)定，閥門設(shè)計溫度不高于一46℃，閥門的填料采用柔性石墨304鋼絲編制填料或唇式PTFE (限用于介質(zhì)的工作溫度高于一 73℃時）。壓力級不大于 CL600時閥體中法蘭與閥蓋密封墊片采用304不銹鋼柔性石墨纏繞墊或PTFE (限用于介質(zhì)的工作溫度高
于一73℃時)；壓力級等于CL600時，閥體中法蘭與 閥蓋宜采用金屬環(huán)密封。壓力級等于或大于CL 900 時，閥體應(yīng)采用內(nèi)壓自密封結(jié)構(gòu)，密封圈可選用304 加柔性石墨成形密封圈或金屬密封環(huán)。
⑷閘板、閥瓣、球體： 低溫閘閥＜DN50時宜采用剛性閘板；≥DN50 時宜采用彈性閘板，當(dāng)介質(zhì)溫度和壓力發(fā)生變化而使閥體變形時，彈性閘板可以適應(yīng)閥座圈密封面的角度變形確保密封。截止閥采用錐形或球形結(jié)構(gòu)的閥瓣。硬密封的低溫閥均在閘板或閥瓣和閥體的密封面上堆焊Co-Cr-W硬質(zhì)合金。
資料指出：低溫陶門關(guān)閉后，殘留在低溫閥門內(nèi) 的低溫液體，隨著時間的延長，這些殘留在閥腔里的液體會吸收周圍環(huán)境的熱量，回升到常溫并重新汽化。汽化后其體積激烈膨脹，約增加上百倍。因而產(chǎn)生*的壓力，并導(dǎo)致承壓邊界的破壞。所以，對“雙向密封”閥門(閘閥和球閥)一定要采取中腔泄 壓措施，如在閘閥進(jìn)口端的閘板上開“泄放孔”；浮 動球閥在進(jìn)口端球體上開“泄放孔”，防閥門在關(guān) 閉狀態(tài)時，由于溫度升高造成“異常升壓”所帶來的 閥體、閥蓋變形爆裂等嚴(yán)重后果。由于低溫閥中的 “雙向閥”的f進(jìn)口端設(shè)有“泄放功能”，所以，所有的 低溫閥門都是單向密封的。因此，所有的低溫閥門的 閥體必須鑄出或明顯地標(biāo)出閥門介質(zhì)流向。
（5）閥座： 低溫閥門的密封副根據(jù)介質(zhì)的工作溫度和公稱壓力，可設(shè)計成金屬-PTFE軟密封或金屬-金屬硬密封， 但PTFE只適宜于介質(zhì)的工作溫度高于—73℃”時，因為過低溫度PTFE會變脆。同時PTFE不宜用于壓力級大于或等于CL1500,因為壓力超過CL1500時， PTFE會產(chǎn)生“冷流變”，影響閥門的密封。硬密封的低溫閘閥、止回閥、截止閥的閥座采用直接在閥體上堆焊Co-Cr-W硬質(zhì)合金。使閥座與閥體為一整體， 防止因閥座低溫變形引起泄漏，保證閥座與閥體間密封的可靠性。
⑹連接緊固件： 低溫閥門中法蘭用的螺栓和螺母，是至關(guān)重要的連接緊固件。前幾年某閥門廠供大慶石化的低溫閥門，由于中法蘭連接螺栓斷裂而發(fā)生了重大事故。磅級低溫閥門連接件執(zhí)行ASTM A320/A320M—2005 《低溫用合金鋼栓接材料》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。國家低溫閥門標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24925《低溫閥門 技術(shù)條件》附錄A表A.4中，明確規(guī)定了不同溫度條件下推薦使用的緊固 件材料。國標(biāo)低溫閥門的中法蘭的螺栓螺母的選用可參考表21-11
低溫閥門的中法蘭連接螺栓/螺母應(yīng)選用安全可靠的奧氏體不銹鋼，但要考慮螺栓/螺母應(yīng)采用不同牌號的奧運體不銹鋼，保證二者間有適當(dāng)?shù)挠捕炔? 以免螺栓/螺母間“咬死”。
（7）防靜電：用于易燃易爆低溫介質(zhì)時，如果閥門填料或墊片及密封兩為聚四氟乙烯等絕緣材料時，閥門開閉時會產(chǎn)生靜電，而靜電對于易燃易爆的低溫介質(zhì)是十分可怕的，所以，閥門應(yīng)設(shè)計有防靜電的裝置。
(8)深冷處理：凡是-101℃及以下的“超低溫閥門”，或技術(shù)協(xié)議有要求的其關(guān)鍵部位零件[閥體、閥蓋、閥瓣、閥座、閥桿（閥體和閘板或閥瓣的密封面上堆焊硬質(zhì) 合金后）等]在粗加工之后精加工之前，100%浸入 -196℃的低溫液氮箱中進(jìn)行“深冷處理”。將零件浸 泡在液氮箱內(nèi)進(jìn)行充分冷卻，當(dāng)零件溫度達(dá)到-196℃時，再恒溫保冷1～2h(或按相應(yīng)技術(shù)協(xié)議的要求),然后取出箱外自然升溫到常溫。
“深冷處理”的目的是消除低溫閥門材料的馬氏體組織相變和在超低溫下的材料進(jìn)行充分的收縮變形,從而消除了影響閥門密封副尺寸精密度的隱患，提高了閥門在低溫工況密封的可靠性。
21.3.3閥門設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)
ASME B16.34《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》
API 6D《管線閥門》
API 600 《鋼制閘閥-法蘭連接端和對焊端、螺栓連接閥蓋》
API 602 《石油天然氣工業(yè)用公稱尺寸小于和等于DN100的鋼制閘閥、截止閥和止回閥》
BS 1873 《石油、石化及相關(guān)工業(yè)用法蘭端和對焊端鋼制截止閥和截止止回閥》
BS 1868 «石油、石化及相關(guān)工業(yè)用法蘭端和對焊端鋼制止回閥》
ASME B16.10《閥門結(jié)構(gòu)長度》
ASME B16.5 《管法蘭和法蘭管件》
GB/T 12221《金屬閥門 結(jié)構(gòu)長度》
GB/T 12224 《鋼制閥門 一般要求》
GB/T 12234 《石油、天然氣工業(yè)用螺栓連接閥蓋的鋼制閘閥》
GB/T 12235 《石油、石化及相關(guān)工業(yè)用鋼制截止閥和升降式止回閥》
GB/T 12236 《石油、石化及相關(guān)工業(yè)用鋼制旋啟式止回閥》
GB/T 12237石油、石化及相關(guān)工業(yè)用的鋼制球閥
JB/T 7746緊湊型鋼制閥門
GB/T 24925低溫閥門技術(shù)條件
