低溫控制下閥門的設計與制造

陳長奔，閤享平，鄭益豐

（五洲閥門股份有限公司，浙江 溫州 325024）

目前，閥門行業正處于擴大發展的重要時期，良性的市場競爭能夠全面提升閥門企業的產品質量、服務水平和技術水平。此次研究主要分析低溫控制下閥門的設計與制造工藝，希望此次研究能夠促進我國低溫控制下閥門的發展。

1 低溫控制閥門的設計

1.1 低溫控制閥門簡介

在天然氣產業、化工領域以及空氣隔離提純處理系統當中，低控閥門設備已經不可或缺，閥門質量的優劣不僅會對設備安全運行造成直接影響，還會影響閥門的運行狀態，更會影響工廠產能和生產效率，所以高質量的閥門對工業設備的穩定運行起著極大的作用。

低控閥門主要應用液態惰性氣體和液態氮，利用低溫控制對閥門的觸發狀態進行改變，從而對閥門的狀態進行控制。由于需要控制閥門溫度變化的情況，因此，閥門在低溫狀態下運行時需要注意啟閉件開啟時室溫與低溫接觸后產生的汽化現象造成升溫，并使低溫條件下填料函失敗，導致閥門控制異常。承壓器件對因溫度變化而產生的氣壓變化的承受能力，會對閥門的運行及安全使用造成直接影響。

1.2 低控閥門的設計理念

低控閥門在溫度控制方面表現良好，能夠確保閥門的密封性，避免在低溫條件下影響填料的密封性能，還能夠確保設備材料熱導效應和變形不會影響設備的使用性能，再加上泄壓結構設計，能夠避免由于設備內腔異常升壓造成的安全事故。低控閥門所使用的材料要求能夠全面應用于低溫條件下，并能夠確保耐沖破壞性和穩定性。低控閥門中，連接設備和管道都具有良好的承壓能力，能確保閥門的密封性和不變形性，不會在閥門運行期間出現漏氣現象，同時還能夠避免在低溫條件下集中出現低溫脆化，避免沖擊凹凸不平的地方，確保閥門的剛性和韌性。

在低溫條件下合理選擇材料，能夠確保閥門的硬度、韌性、抗拉性以及可塑性等，避免由于韌性降低和出現變形情況而嚴重影響閥門的密封性和安全性。所以在選擇低溫控制材料時，需要全面分析閥門可承受范圍內的最低工作溫度、最大韌度和最高穩定性能。

1.3 常用的低溫控制閥門型式

低溫控制閥門包括球閥、截止閥、止回閥、減壓閥、閘閥和蝶閥等。其中，低溫蝶閥、球閥、截止閥及閘閥屬于常用閘門，例如MSSSP-134標準中的低溫閘閥、蝶閥及球閥等，BS 6364標準中的低溫止回閥、截止閥、閘閥、球閥等。

2 低溫控制閥門的制造

在制造低溫控制閥門時，為了有效提升低溫工況下密封面的咬合效果，需要提升密封面的硬度，使閘板面封面與閘座密封面之間形成一個較大的硬度差。

閥門材料需要進行深冷處理。深冷處理是利用冷媒作為冷卻介質，對材料進行程序化深冷處理（－196℃）和低溫回火，從而達到改善和強化金屬材料性能的目的，是近年來國際上一種最新的改善和強化金屬材料性能的工藝技術，是目前最有效、最經濟的一種技術手段。在常溫狀態下，低溫控制閥門的密封墊片也需要具備良好的韌性和密封性，墊片會隨著溫度的不斷降低而出現硬化，因此選擇良好韌性的墊片能夠全面滿足低溫條件要求；亦可采用新型的彈性蓄能圈密封結構，此種密封結構具有良好的低溫密封性能。

低溫控制閥門受溫度降低而產生的形變較大，而提升閥門的加工制造精度能夠提升閥門的密封性能和使用穩定性。

3 檢測低溫控制閥門

低溫控制閥門由于工作環境特殊，因此在使用期間不僅需要對其進行簡單的測試，而要進行特殊檢測。所謂的“特殊檢測”，主要是對其進行低溫控制檢測，檢測材料選擇的合理性、閥門在低溫工況下使用的穩定性、用戶體驗反饋以及磨損程度等。通過檢測以上內容，能夠全方位地了解低溫控制閥門在實際應用期間可能會遇到的各項問題，有利于創新和革新低溫控制閥門技術，并對其存在弊端進行有效改進，研究工作者可以通過以上措施學習低溫控制閥門的檢驗。

3.1 常規檢查

在對低溫控制閥門進行常規檢查時，主要是進行水壓實驗，簡單測試和記錄閥門的開啟和關閉、氣壓和水壓情況等。在對以上項目進行測試之后，能夠明確用戶實際需求，最大限度地滿足用戶需求。

3.2 低溫試驗

在對閥門進行低溫試驗時，主要根據用戶需求和閥門的使用性能，并在此基礎之上提出在低溫狀態下使用低溫控制技術檢測設備的密封性能和基本性能。低溫試驗的目的主要是全面確保器件咬合密封性、閥門測試靈活度、螺栓硬化強度等。在對閥門各個部件進行檢測后，需要將液態氮置于低溫環境當中，如果控制臺溫度能夠全面達到閥門要求的控制溫度，需要將閥門置于冷卻槽當中，對閥門的泄漏量和泄漏程度進行測量。在低溫閥門測量完成之后，需要依次拆卸各零部件，對零部件的損壞情況和磨損程度進行檢查，這樣能夠從整體上對低溫控制下閥門的檢測結果進行分析和研究。

4 低溫控制閥門的安裝要求

由于低溫控制閥門結構具有特殊性，因此在實際安裝期間需要注重其特殊性。低溫閥門具有長頸閥蓋結構特征，在安裝低溫控制閥門的閥桿時需要將其方向控制在垂直向上的45°范圍內，不要在垂直管線上安裝，避免低溫介質彌漫到閥蓋的加長部分，降低閥門填料的密封性能，將冷量向閥門手柄傳遞，威脅操作人員的生命安全。對于存在泄壓結構的低溫控制閥門來說，在安裝期間需要注重閥門泄壓方向的各項要求，在工藝流程圖上標注出閥門泄壓的方向，并且將標注展現在管道軸測量圖紙上。

5 結束語

綜上所述，通過學習和研究低溫控制下閥門的各項基礎理論，全面明確了低溫控制閥門的應用范圍和基本特點，在對低溫控制閥門檢測要點和制造技術進行研究分析之后，能夠全面提升我國閥門產業在國際競爭中的地位，全面擴大閥門行業的發展空間，全面減少閥門產業制造生產的浪費現象，使閥門制造產業和設計人員能夠全面發揮自身技術水平，提升閥門產業在科技行業領域的發展水平，以此促進我國信息化產業和科技化產業的不斷發展。

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