低溫球閥是專門設(shè)計(jì)用于極低溫度工況的特殊閥門，在液化天然氣(LNG)、空分、低溫化工等工業(yè)領(lǐng)域扮演著關(guān)鍵角色。
第一步：明確核心工況參數(shù)(選型基礎(chǔ))
這是選型的起點(diǎn)，必須由工藝專業(yè)準(zhǔn)確提供。
介質(zhì)與溫度：
具體介質(zhì)： 是 LNG(液化天然氣)、液氮、液氧、液氬、液態(tài)二氧化碳，還是其他低溫化工流體？
最低工作溫度(設(shè)計(jì)溫度)： 這是最關(guān)鍵參數(shù)之一。 必須明確系統(tǒng)可能達(dá)到的最低溫度，而不僅僅是常規(guī)運(yùn)行溫度。這決定了材料的低溫等級(jí)。
溫度波動(dòng)范圍： 介質(zhì)溫度是否頻繁變化？劇烈的熱循環(huán)會(huì)對(duì)材料和密封產(chǎn)生疲勞應(yīng)力。
壓力參數(shù)：
最大工作壓力(MWP)： 閥門需要承受的最高壓力。
設(shè)計(jì)壓力： 根據(jù)系統(tǒng)安全規(guī)范確定，通常高于最大工作壓力。
壓差(ΔP)： 閥門關(guān)閉前后的壓力差，影響閥座密封的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)扭矩。
管道與連接：
管道尺寸(DN/NPS)： 公稱通徑。
連接方式： 法蘭式(RF、RJ)、對(duì)焊端(BW)、螺紋連接等。低溫工況下，對(duì)焊連接因密封可靠、強(qiáng)度高而被廣泛采用。
法蘭/管道標(biāo)準(zhǔn)： ANSI、DIN、GB、JIS 等。
第二步：關(guān)鍵設(shè)計(jì)與材料選擇(選型核心)
基于工況參數(shù)，選擇閥門的具體配置。
閥體與關(guān)鍵部件材料：
核心原則： 所有與低溫介質(zhì)接觸的金屬材料必須在設(shè)計(jì)溫度下保持良好的韌性，防止低溫脆裂。
首選材料： 奧氏體不銹鋼，如 ASTM A351 Gr. CF8 (304) / CF8M (316) / CF3M (316L)。其低溫韌性極佳。
重要提示： 對(duì)于液氧(LOX)、富氧介質(zhì)，必須選擇禁油脫脂處理的閥門，所有材料需與氧兼容，防止燃爆風(fēng)險(xiǎn)。
閥桿、螺栓等： 需采用低溫合金鋼，如 ASTM A320 Gr. B8 / L7 等。
“長頸閥蓋”設(shè)計(jì)(關(guān)鍵特征)：
目的： 將填料函區(qū)域延長，使其遠(yuǎn)離低溫介質(zhì)，保持填料在接近環(huán)境溫度下工作。
選型要點(diǎn)： 根據(jù)設(shè)計(jì)溫度和口徑確定頸長。溫度越低、口徑越大，所需的頸長通常越長(常見有150mm, 250mm, 400mm等規(guī)格)。必須確保其長度足夠，否則填料會(huì)凍結(jié)，導(dǎo)致操作失靈或泄漏。
密封系統(tǒng)：
閥座密封： 通常采用 PTFE(聚四氟乙烯)或增強(qiáng)型PTFE(如RPTFE, PCTFE)。它們具有優(yōu)異的低溫彈性、自潤滑性和低摩擦系數(shù)。需考慮介質(zhì)的滲透性和密封的耐久性。
防火安全： 如果工況有潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，必須選擇符合 API 607/API 6FA 標(biāo)準(zhǔn)的防火型球閥?；馂?zāi)時(shí)，軟密封燒毀后，金屬密封副能起到臨時(shí)密封作用。
防靜電設(shè)計(jì)： 確保球體與閥桿、閥體之間導(dǎo)電，避免因介質(zhì)高速流動(dòng)產(chǎn)生靜電積累。這是安全標(biāo)準(zhǔn)要求。
操作方式：
手動(dòng)： 適用于不常操作或作為隔離閥。必須配備加長桿，使手輪位于保冷層之外，便于操作。
氣動(dòng)/電動(dòng)/液動(dòng)： 用于需要頻繁開關(guān)、遠(yuǎn)程控制或緊急切斷的場合。執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身應(yīng)考慮低溫環(huán)境的影響(如空氣結(jié)冰)，可能需要加熱或特殊設(shè)計(jì)。
第三步：特殊需求與輔助考慮(選型完善)
保冷(隔熱)要求：
保冷層厚度： 根據(jù)項(xiàng)目規(guī)定的保冷設(shè)計(jì)，確認(rèn)閥門長頸閥蓋和驅(qū)動(dòng)裝置是否有足夠的空間被包裹在保冷層內(nèi)。
保冷夾套： 對(duì)于需要維持極低冷量損失或防止外部熱量傳入的工況(如液氫)，可考慮帶真空夾套或冷卻劑夾套的閥門。
安裝與維護(hù)：
閥體結(jié)構(gòu)： 頂裝式球閥允許在線維護(hù)和更換閥芯，非常適合不能輕易停車的關(guān)鍵管線，但成本較高。側(cè)裝式為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)性好。
流向： 大多數(shù)球閥雙向密封，但需確認(rèn)制造商是否有特殊建議。
空間要求： 考慮閥門全開/全關(guān)時(shí)，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)在內(nèi)的操作空間。
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