低温阀门的设计与安装分析

李春阳

（合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

虽然每个国家都针对低温阀门的温度制定了不同标准，但无论是什么标准，在应用中，都要满足介质和环境要求。不同应用环境，不同行业中的低温阀门定义也不同，如果研究对象为石化行业，需要将低温阀门应用到-40℃的介质运输管道中。低温阀门类型不止一种，相关人员要对每种低温阀门了如指掌，以确定低温阀门的设计要点。本文主要针对低温阀门的设计与安装进行探讨。

1 常用低温阀门类型

低温阀门应用部位不同，功能也不同，所以其类型有多种，如用来调节压力的减压阀，有减少流量的节流阀，还有止回阀以及截止阀等。这些阀门应用广泛性不同，在化工生产中，低温闸阀、截止阀、蝶阀等的应用次数较多。这些阀门对MSS SP-134及GB/T 24925标准的适应性比较强。

2 低温阀门材料选择

低温阀门材料选择多参考传输介质以及传输环境要求，阀门材料要具备极强的耐腐蚀性，如此有毒介质才不会对其造成腐蚀影响。材料还要具备防燃防爆功能，在传输中，还要适应各种温度的环境。有些材料的性能在常温和低温状态下的表现不同，相关人员要保证材料性能满足低温状态要求。在选择材料时，还要考虑材料不会受到低温影响，低温阀门会应用低温冲击韧性较强的材料。低温阀门由阀体、阀盖等部分构成，每部分对材料的要求也不同，这些材料不仅要具有耐压性能，还要具有低温韧性、焊接性以及稳定性。不同低温等级选择的材料不同，相关人员还要了解低温阀门常用材料的使用温度，然后从中筛选最适合化工生产低温阀门的材料。可供选择的材料有低温碳钢铸件、低温碳钢锻件、低温不锈钢铸件以及低温不锈钢锻件，这些材料的类型不止一种，每种类型都对应相关的最低温度，相关人员还要做好筛选工作。

3 低温阀门的结构设计

（1）阀盖结构设计。阀盖结构形体主要设计为长颈结构，这种结构具有良好的保冷性能。相关的标准文件也对几种低温阀门的阀盖结构形式进行了明确规定，在长颈结构保冷过程中，填料函底部温度不会过冷，不会使液体冷凝。填料函结构不应处于低温区，相关人员还要通过调整阀盖结构长度来改善填料函结构的状态与温度，另外阀门操作手柄也应处于温度正常区域。操作人员在操作手柄时，也不会受到低温影响，而填料函等结构也不会发生冷凝现象，其性能自然可以得到正确发挥，在正常温度下，填料依旧会保持良好的密封性能，其可以多次应用在阀门调控中。在阀盖结构设计中，还要以保冷层为参考依据，保冷层主要设置在低温管道处，其在应用中要一直处于正常安全状态，相关的长颈阀盖操作不能对其造成影响，所以一般在保冷层外施加填料压盖，使其能自由操作压盖螺栓。

长颈阀盖的加长尺寸有各种标准要求，不同标准下的阀盖带冷箱与非冷箱最小加长长度都不同，相关人员还要考虑实际的低温阀门要求，选择合理标准，确定标准尺寸。在实际的低温阀门加长长度选择中，一般需要参考SHELL MESC SPE 77/200标准下的尺寸。这种标准下的尺寸选择范围较大，可满足大多数的低温阀门要求。这种标准对带冷箱与非冷箱都适用，相关的温度范围涉及到DN15-DN1 200。在确定具体的尺寸时，还要参考保护层厚度，使其不会对保护层造成影响，一般该尺寸数值要小于保护层厚度，如此两者才匹配，阀盖的保冷施工才能顺利进行。

（2）滴水板结构设计。在低温阀门作用中，其会不断接触低温传输介质，温度具有传导性，所以低温也会沿着阀门进行传递，使阀杆或填充材料的温度降低，这会破坏填充材料的密封性，阀门的保冷效果也会失效，填充材料也会冻结起来。针对这种问题，相关人员还要在阀门中设置滴水板结构来拦截温度传递，使温度不会过度下降。将这种设施安装在阀门中，可使阀盖上端温度保持正常状态，甚至有所提升，其便不会对填充材料造成影响。阀门一般会应用在外界环境中，当阀门上部温度较低时，外界环境中的水蒸汽会发生液化现象，滴水板会接收这些液化的水珠，在此过程中，如果没有滴水板，水珠也有可能滴落在法兰螺栓上，这便会影响螺栓的有效性，使其发生腐蚀。在安装滴水板后，该装置会覆盖法兰螺栓，代替螺栓接收水珠，滴水板的直径大于法兰螺栓，所以螺栓不会受到任何水珠带来的腐蚀。液化的水也不能滴在保护层外面或阀体上部，否则会造成温度流失，使填充材料受损。为了避免此类问题出现，相关人员还要确定滴水板的具体位置，使其施加在保冷层外侧。

（3）泄压部件的设计。有的低温阀门在应用中容易发生爆炸事故，是因为其内部含有密闭中腔结构，该结构内部的压力失稳，在遇到易燃易爆介质时，便会发生爆炸。所以还要设计泄压部件，专门防爆。在化工生产中，有的介质会在传输中发生汽化现象，如液化天然气，当介质状态改变后，体积也会变大，其会填充整个阀门结构，此时阀门处于非开启状态，阀门内部的压力会迅速飙升，当压力超过某安全界限时，便会破坏阀门，使介质渗漏出去，严重情况下还会导致爆炸。在设置泄压部件时，相关人员还要将其与中腔结构结合起来，使泄压部件能调控腔内压力，使其不会处于超压状态，一旦出现超压现象，立即自动泄放。不同的阀门类型，泄压部件结构设计也不同，相关人员还要根据具体的低温阀门密封原理与泄压要求，设计具体的泄压部件，但无论如何，都要保证泄压部件与阀门相匹配。

（4）防静电及防火结构设计。防静电及防火结构设计符合传输介质特点要求，这种结构对易燃易爆介质最为适用。在防静电设计中，主要将电流引导装置应用阀门中，使阀杆与阀体连接为一体，在连接过程中，阀门中的静电也会被有效引出消除。基于此原理，相关标准文件会规定：相关阀门的阀体与阀杆必须具备导电连贯性，如此阀门系统才安全。在防火结构设计中，相关人员要将重点放在介质防渗漏设计种，还应控制温度，使其变化不会影响介质状态，在具体设计时，可参考普通阀门防火设计。

4 低温阀门安装

低温阀门结构设计完毕、检验合格后，还要将其安装在实际工程结构中。在安装前，检查阀门与管道，查看两者之间是否匹配，如此安装过程才不会产生预应力。管道的冷补偿能力还要满足要求，使低温阀门不会发生位移。低温阀门必须施加在支架上，避免低温变形。在安装中，还要注意保冷箱与阀门和阀体之间的关系，后两者在运行方面要保持一致。在低温阀门安装中，还要遵循相关的安装要求，如控制阀杆方向，阀杆与长颈阀盖之间要保持安全距离，阀杆要处于阀门垂直向上45°角范围内，管线如果处于垂直状态，相关人员还要主动避开这些管线，选择倾斜管线。正确选择阀杆位置和方向，可使低温阀门填料保持高效，阀门手柄也会处于安全状态。另外还要重点控制泄压部件的安装质量，明确泄压方向，使泄出的压力不会对管线或阀门其他部位造成影响。相关人员要在管道轴测图中将其明确标示出来。

5 结语

低温阀门比较特殊，所以其设计与安装都要严格遵循相关的规范要求，低温阀门设计水平关系着阀门的应用可靠性与安全性，低温阀门安装亦是如此重要，相关人员还要重点把控低温阀门设计环节与安装工作。在实际中，低温阀门设计与安装会存在某种缺陷，或还有改进的空间，相关人员还要继续深化研究低温阀门，以使其安全系数更高，应用优势更显著。