低溫閥門的設計與安裝分析

李春陽

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

雖然每個國家都針對低溫閥門的溫度制定了不同標準，但無論是什么標準，在應用中，都要滿足介質和環境要求。不同應用環境，不同行業中的低溫閥門定義也不同，如果研究對象為石化行業，需要將低溫閥門應用到-40℃的介質運輸管道中。低溫閥門類型不止一種，相關人員要對每種低溫閥門了如指掌，以確定低溫閥門的設計要點。本文主要針對低溫閥門的設計與安裝進行探討。

1 常用低溫閥門類型

低溫閥門應用部位不同，功能也不同，所以其類型有多種，如用來調節壓力的減壓閥，有減少流量的節流閥，還有止回閥以及截止閥等。這些閥門應用廣泛性不同，在化工生產中，低溫閘閥、截止閥、蝶閥等的應用次數較多。這些閥門對MSS SP-134及GB/T 24925標準的適應性比較強。

2 低溫閥門材料選擇

低溫閥門材料選擇多參考傳輸介質以及傳輸環境要求，閥門材料要具備極強的耐腐蝕性，如此有毒介質才不會對其造成腐蝕影響。材料還要具備防燃防爆功能，在傳輸中，還要適應各種溫度的環境。有些材料的性能在常溫和低溫狀態下的表現不同，相關人員要保證材料性能滿足低溫狀態要求。在選擇材料時，還要考慮材料不會受到低溫影響，低溫閥門會應用低溫沖擊韌性較強的材料。低溫閥門由閥體、閥蓋等部分構成，每部分對材料的要求也不同，這些材料不僅要具有耐壓性能，還要具有低溫韌性、焊接性以及穩定性。不同低溫等級選擇的材料不同，相關人員還要了解低溫閥門常用材料的使用溫度，然后從中篩選最適合化工生產低溫閥門的材料。可供選擇的材料有低溫碳鋼鑄件、低溫碳鋼鍛件、低溫不銹鋼鑄件以及低溫不銹鋼鍛件，這些材料的類型不止一種，每種類型都對應相關的最低溫度，相關人員還要做好篩選工作。

3 低溫閥門的結構設計

（1）閥蓋結構設計。閥蓋結構形體主要設計為長頸結構，這種結構具有良好的保冷性能。相關的標準文件也對幾種低溫閥門的閥蓋結構形式進行了明確規定，在長頸結構保冷過程中，填料函底部溫度不會過冷，不會使液體冷凝。填料函結構不應處于低溫區，相關人員還要通過調整閥蓋結構長度來改善填料函結構的狀態與溫度，另外閥門操作手柄也應處于溫度正常區域。操作人員在操作手柄時，也不會受到低溫影響，而填料函等結構也不會發生冷凝現象，其性能自然可以得到正確發揮，在正常溫度下，填料依舊會保持良好的密封性能，其可以多次應用在閥門調控中。在閥蓋結構設計中，還要以保冷層為參考依據，保冷層主要設置在低溫管道處，其在應用中要一直處于正常安全狀態，相關的長頸閥蓋操作不能對其造成影響，所以一般在保冷層外施加填料壓蓋，使其能自由操作壓蓋螺栓。

長頸閥蓋的加長尺寸有各種標準要求，不同標準下的閥蓋帶冷箱與非冷箱最小加長長度都不同，相關人員還要考慮實際的低溫閥門要求，選擇合理標準，確定標準尺寸。在實際的低溫閥門加長長度選擇中，一般需要參考SHELL MESC SPE 77/200標準下的尺寸。這種標準下的尺寸選擇范圍較大，可滿足大多數的低溫閥門要求。這種標準對帶冷箱與非冷箱都適用，相關的溫度范圍涉及到DN15-DN1 200。在確定具體的尺寸時，還要參考保護層厚度，使其不會對保護層造成影響，一般該尺寸數值要小于保護層厚度，如此兩者才匹配，閥蓋的保冷施工才能順利進行。

（2）滴水板結構設計。在低溫閥門作用中，其會不斷接觸低溫傳輸介質，溫度具有傳導性，所以低溫也會沿著閥門進行傳遞，使閥桿或填充材料的溫度降低，這會破壞填充材料的密封性，閥門的保冷效果也會失效，填充材料也會凍結起來。針對這種問題，相關人員還要在閥門中設置滴水板結構來攔截溫度傳遞，使溫度不會過度下降。將這種設施安裝在閥門中，可使閥蓋上端溫度保持正常狀態，甚至有所提升，其便不會對填充材料造成影響。閥門一般會應用在外界環境中，當閥門上部溫度較低時，外界環境中的水蒸汽會發生液化現象，滴水板會接收這些液化的水珠，在此過程中，如果沒有滴水板，水珠也有可能滴落在法蘭螺栓上，這便會影響螺栓的有效性，使其發生腐蝕。在安裝滴水板后，該裝置會覆蓋法蘭螺栓，代替螺栓接收水珠，滴水板的直徑大于法蘭螺栓，所以螺栓不會受到任何水珠帶來的腐蝕。液化的水也不能滴在保護層外面或閥體上部，否則會造成溫度流失，使填充材料受損。為了避免此類問題出現，相關人員還要確定滴水板的具體位置，使其施加在保冷層外側。

（3）泄壓部件的設計。有的低溫閥門在應用中容易發生爆炸事故，是因為其內部含有密閉中腔結構，該結構內部的壓力失穩，在遇到易燃易爆介質時，便會發生爆炸。所以還要設計泄壓部件，專門防爆。在化工生產中，有的介質會在傳輸中發生汽化現象，如液化天然氣，當介質狀態改變后，體積也會變大，其會填充整個閥門結構，此時閥門處于非開啟狀態，閥門內部的壓力會迅速飆升，當壓力超過某安全界限時，便會破壞閥門，使介質滲漏出去，嚴重情況下還會導致爆炸。在設置泄壓部件時，相關人員還要將其與中腔結構結合起來，使泄壓部件能調控腔內壓力，使其不會處于超壓狀態，一旦出現超壓現象，立即自動泄放。不同的閥門類型，泄壓部件結構設計也不同，相關人員還要根據具體的低溫閥門密封原理與泄壓要求，設計具體的泄壓部件，但無論如何，都要保證泄壓部件與閥門相匹配。

（4）防靜電及防火結構設計。防靜電及防火結構設計符合傳輸介質特點要求，這種結構對易燃易爆介質最為適用。在防靜電設計中，主要將電流引導裝置應用閥門中，使閥桿與閥體連接為一體，在連接過程中，閥門中的靜電也會被有效引出消除。基于此原理，相關標準文件會規定：相關閥門的閥體與閥桿必須具備導電連貫性，如此閥門系統才安全。在防火結構設計中，相關人員要將重點放在介質防滲漏設計種，還應控制溫度，使其變化不會影響介質狀態，在具體設計時，可參考普通閥門防火設計。

4 低溫閥門安裝

低溫閥門結構設計完畢、檢驗合格后，還要將其安裝在實際工程結構中。在安裝前，檢查閥門與管道，查看兩者之間是否匹配，如此安裝過程才不會產生預應力。管道的冷補償能力還要滿足要求，使低溫閥門不會發生位移。低溫閥門必須施加在支架上，避免低溫變形。在安裝中，還要注意保冷箱與閥門和閥體之間的關系，后兩者在運行方面要保持一致。在低溫閥門安裝中，還要遵循相關的安裝要求，如控制閥桿方向，閥桿與長頸閥蓋之間要保持安全距離，閥桿要處于閥門垂直向上45°角范圍內，管線如果處于垂直狀態，相關人員還要主動避開這些管線，選擇傾斜管線。正確選擇閥桿位置和方向，可使低溫閥門填料保持高效，閥門手柄也會處于安全狀態。另外還要重點控制泄壓部件的安裝質量，明確泄壓方向，使泄出的壓力不會對管線或閥門其他部位造成影響。相關人員要在管道軸測圖中將其明確標示出來。

5 結語

低溫閥門比較特殊，所以其設計與安裝都要嚴格遵循相關的規范要求，低溫閥門設計水平關系著閥門的應用可靠性與安全性，低溫閥門安裝亦是如此重要，相關人員還要重點把控低溫閥門設計環節與安裝工作。在實際中，低溫閥門設計與安裝會存在某種缺陷，或還有改進的空間，相關人員還要繼續深化研究低溫閥門，以使其安全系數更高，應用優勢更顯著。