低溫閥門的技術要求和選用標準

一、低溫閥門的設計要求
根據使用條件，低溫閥的設計有下列要求：
1） 低溫閥門在低溫介質及周圍環境溫度下應具有長時間工作的能力。
2） 低溫閥門不應成為低溫系統的一個顯著熱源。這是因為熱量的流入除降低熱效率外，如流入過多，還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。

3） 低溫介質不應對手輪操作及填料密封性能產生有害的影響。

4） 直接與低溫介質接觸的閥門組合件應具有防爆和防火結構。
5） 在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結構措施，以防止摩擦件擦傷。

二、低溫閥的材料選用

1、低溫閥主體材料
（1） 主體材料選用應考慮的因素 從金相考慮，金屬材料中除了具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅、鋁等以外，一般的鋼材在低溫狀態下會出現低溫脆性，從而降低閥門的強度和使用壽命。選擇主體材料時首先要選用適合于低溫下工作的材料。鋁在低溫下不會出現低溫脆性，但因鋁及鋁合金的硬度不高，鋁密封面的耐磨、耐擦傷性能差，所以在低溫閥門中的使用有一定的限制，僅在低壓和小口徑閥門中選用。

在低溫工作的材料要保證其低溫性能，主要是保證其冷沖擊強度。閥內件必須通過正確選材，使其具有足夠的冷沖擊強度，才能防止斷裂。C和Cr的合金鋼在低于－20℃時候很快失去抗沖擊強度，所以使用溫度分別限制在-30℃和-50℃。含Ni量為3.5%的鎳鋼可以使用到-100℃，含Ni量9%的鎳鋼可以使用到-192℃。奧氏體不銹鋼、鎳、蒙乃爾合金、哈氏合金、鈦、鋁合金及青銅可以使用到更低的溫度（-273℃）。 除此以外，低溫閥門的材料選用還應考慮以下一些因素：
1） 閥門的最低使用溫度

2） 金屬材料在低溫下保持工作條件所需要的力學性能，特別是沖擊韌性、相對延伸率及組織穩定性；
3） 在低溫及無油潤滑的情況下，具有良好的耐摩性；
4） 具有良好的耐蝕性

5） 采用焊接連接時還需考慮材料的焊接性能。

三、性能的要求

低溫閥門在市面上的發展快速，但也存在著一些問題。低溫閥門產生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內漏；二是外漏。
 1） 閥門產生內漏主要原因是密封副在低溫狀態下產生變形所致。當介質溫度下降到使材料產生相變時造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門進行低溫試驗，介質為液氮（-196℃）蝶板材料為1Cr18Ni9Ti（沒經過低溫處理）發現密封面翹曲變形量達0.12mm左右，這是造成內漏的主要原因。

2） 閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產生松弛而導至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數閥門的填料采用F4，因為它的自滑性能好、摩擦系數小（對鋼的摩擦系數f=0.05～0.1），又具有獨特的化學穩定性，因此得到廣泛應用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數大，在低溫下產生冷縮導致滲漏，造成閥桿處大量結冰，至使閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點，通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。