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低温阀门设计制造标准及规范

发布时间：2022-12-27

1.典型的低温阀门结构

常用的低温阀门有：低温闸阀（图2和图3）、低温截止阀（图4和图5）、低温止回阀（图6）、低温球阀（图7）、低温蝶阀（图8）等。低温闸阀和低温球阀的中腔与闸板及球体之间，均开有“泄压孔”。所有的低温阀门均为单向密封，并在阀体上铸出或标注有介质流向。

图2铸造CL600低温闸阀
1—阀体：2-间板：3-间杆：4一间盖：5一螺栓；6一螺母：7一填料：8一填料压套：9一填料压板；10—支架：11—齿轮箱

图3锻造CL150～600低温闸阀
1-阀体：2-间座：3-闸板；4一间盖：5一阀杆：6一螺栓：7一螺母：8一上密封座：9-填料：10—填料压套：11一填料压盖：12一阀杆螺母：13手轮

图4铸造CL150~600低温截止阀
1一阀体；2一阀座；3一阀瓣4一阀杆：5一填料；6一填料压套；7一填料压盖；8一支架；9一手轮

图5锻造CL150～600低温截止阀
1一阀体：2-阀瓣：3-阀盖；4—阀杆：5一螺栓与螺母：6一填料：7一填料压套：8—手轮

图6铸造CL900～2500内压自密封旋启式低温止回阀
1—阀体：2-阀瓣：3—摇杆：47-螺母：5一销：6-销轴；8—填料箱（阀盖）9一密封圈：10一压环：11一四开环；12一压盖：13—吊环

图7铸造CL150～600硬密封低温球阀
1—球体：2—端盖：3—下阀杆：4—阀座；5—球体：6一平键：7一上间杆：8一填料：9一填料压套：10一填料压盖：11—支架

图8铸造CL150低温蝶阀
1一底盖；2一轴套：3一阀杆；4一阀体；5一蝶板；6一圆柱销；7一填料垫8一填料：9一填料压套，10一填料压盖；11一支架；12一蜗轮蜗杆手动装置

2.低温阀门结构特点和技术特点描述

（1）阀盖

低温阀门的阀盖采用加长结构目的在于能起到保护填料和填料函的作用，使填料的工作温度在0℃以上。防止由于填料在低温作用下弹性消失，致使介质泄漏造成填料与阀杆处结冰，影响阀杆的正常操作以及填料拉伤阀杆而导致泄漏。同时加长阀盖还便于低温阀门壳体缠绕保冷材料，防止冷能损失。BS6364标准规定了冷箱用阀门填料压套的加长部分的最小长度（阀门通道中心线至填料压套的加长尺寸，见表9）。还规定，除冷箱用阀门外，其他用途的阀门其填料压套加长部分的最小长度应为250mm。

表9冷箱用阀门填料压套的加长

低温阀门的阀盖也可参考执行中国石化北京工程建设公司（SEI）关于低温阀阀盖加长的尺寸要求（表10）。中国石化北京工程建设公司规定用于低温介质的延长阀盖阀门应具有以下最小延长阀盖长度。延长阀盖长度从阀门通道中心线至填料底部的距离。

表10SEI规定的阀门通道中心线至填料底部尺寸单位：mm

当阀门尺寸超出表9范围时，阀门制造厂应提出阀门通道中心线至填料底部的加长长度。

（2）最小壁厚

低温阀门的阀体、阀盖等壳体的“最小壁厚”，不接受ASMEB16.34标准中的壁厚。闸阀的“最小壁厚”不得小于API600、截止阀的“最小壁厚”不得小于BS1873、止回阀的“最小壁厚”不得小于BS1868等标准规定的“最小壁厚”；阀杆的直径应符合API600或BS1873标准的要求。

（3）填料函、填料、垫片

低温阀门的填料函不能与低温段直接接触，而应设在加长阀盖顶端，使填料处于离低温段较远的位置，以保证填料在0℃以上的环境下工作，提高密封函的密封效果。对于≥DN300的低温阀门填料函宜采用带有中间金属隔离环的二重填料结构。如果没有特殊规定，阀门设计温度不高于-46℃，阀门的填料采用柔性石墨304钢丝编制填料或唇式PTFE（限用于介质的工作温度高于-73℃时）。压力级不大于CL600时阀体中法兰与阀盖密封垫片采用304不锈钢柔性石墨缠绕垫或PTFE（限用于介质的工作温度高于-73℃时）；压力级等于CL600时，阀体中法兰与阀盖宜采用金属环密封。压力级等于或大于CL900时，阀体应采用内压自密封结构，密封圈可选用304加柔性石墨成形密封圈或金属密封环。

（4）闸板、阀瓣、球体

低温闸阀<DN50时宜采用刚性闸板；≥DN50时宜采用弹性闸板，当介质温度和压力发生变化而使阀体变形时，弹性闸板可以适应阀座圈密封面的角度变形确保密封。截止阀采用锥形或球形结构的阀瓣。硬密封的低温阀均在闸板或阀瓣和阀体的密封面上堆焊Co-Cr-W硬质合金。

资料指出：低温阀门关闭后，残留在低温阀门内的低温液体，随着时间的延长，这些残留在阀腔里的液体会吸收周围环境的热量回升到常温并重新汽化。汽化后其体积激烈膨胀，约增加上百倍。因而产生极高的压力，并导致承压边界的破坏。所以，对“双向密封”阀门（闸阀和球阀）一定要采取中腔泄压措施，如在闸阀进口端的闸板上开“泄放孔”浮动球阀在进口端球体上开“泄放孔”防止阀门在关闭状态时，由于温度升高造成“异常升压”所带来的阀体、阀盖变形爆裂等严重后果。由于低温阀中的“双向阀”的进口端设有“泄放功能”所以所有的低温阀门都是单向密封的。

因此，所有的低温阀门的阀体必须铸出或明显地标出阀门介质流向。

（5）阀座

低温阀门的密封副根据介质的工作温度和公称压力，可设计成金属-PTFE软密封或金属-金属硬密封，但PTFE只适宜于介质的工作温度高于-73℃时，因为过低温度PTFE会变脆。同时PTFE不宜用于压力级大于或等于CL1500，因为压力超过CL1500时，PTFE会产生“冷流变”影响阀门的密封。硬密封的低温闸阀、止回阀、截止阀的阀座采用直接在阀体上堆焊Co-Cr-W硬质合金。

使阀座与阀体为一整体，防止因阀座低温变形引起泄漏，保证阀座与阀体间密封的可靠性。

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