低温阀门是指能够在低温工况下使用的阀门，通常把工作温度低于-40℃的阀门称为低温阀门，工作温度低于-100℃的阀门称为超低温阀门。目前，超低温阀门主要用于液化天然气(LNG)、乙烯工程及空分装置中。本文根据液化天然气(LNG)超低温(-162℃)的存贮特点，具体讨论超低温工况下常用球阀的设计选用需注意的问题，为超低温球阀设计、采购和安装使用提供一定的参考。

液化天然气(LNG)是天然气独特的储存和运输方式，是气田开采或煤制天然气经脱水、脱酸和重烃类气体，然后压缩、冷却至约-162℃而成的低温液体。2016年，世界天然气在一次能源消费结构中占比24.1%，而我国天然气一次能源消费结构占比为6.4%，远低于世界消费水平。天然气发展“十三五”规划明确提出了力争2020年、2030年天然气占一次能源消费比重分别达到10%和15%的目标。因此在这种国际和国内形势的大环境下研究在LNG超低温环境下使用的阀门材料、密封面形式、结构形式等方面的问题就显得尤为重要。

1 超低温球阀的设计

1.1 阀门材料的选择

LNG存储温度为-162℃，在此温度下，除奥氏体不锈钢之外其它金属材料会发生低温冷脆现象，也就是强度和硬度提高，塑性和韧性相应降低，从而影响了阀门的性能和安全。为了防止材料在低温下改变性能，阀门的承压部件如阀体、阀盖等大多选用金相组织比较稳定的奥氏体不锈钢，但奥氏体不锈钢种类繁多，在超低温阀门制造中广泛应用的是Cr-Ni系奥氏体不锈钢，如304、304L、316、316L等。这几种牌号的的钢都属于亚稳型不锈钢，即在常温下处于亚稳定状态，在超低温环境下会因晶格畸变而发生马氏体转变。为防止材料在使用过程中发生马氏体转变，影响材料的组织稳定性，因而需要对超低温阀门进行深冷处理。

1.2 密封面方式的选择

常温下工作的阀门一般采用金属硬密封或者非金属软密封等，但是对于低温状态下的阀门密封，这两种密封形式若不经过特殊处理，均不能满足低温工况下的密封要求，因为在低温状态下，非金属材料和金属密封件，阀体等耦合件的收缩量相差很大，从而使密封失效。尤其对于LNG这种易燃易爆的物料，密封好坏对安全性有着极为重要的作用，因此对密封形式有着更高的要求。目前在LNG超低温阀门的应用中，广泛采用的是金属对金属的硬密封形式。由于金属硬密封会在阀门启闭时存在密封面的摩擦，因此为避免因金属件的擦伤影响密封效果，通常对密封面进行表面喷涂高硬度合金，进行表面硬化处理，以增强密封面的耐磨性和抗擦伤性，提高使用寿命。球阀比较特殊，因为球阀的球体与阀座之间是在整个启闭过程中都紧密贴合，除了对球体本身的圆度提出了更高的要求外，为避免擦伤，影响密封效果，多采用软阀座来与球体形成密封面，常用的材料为PCTFE(三氟氯乙烯的聚合物),这是一种热塑性树脂，除了耐热性及化学惰性较聚四氟乙烯共聚物稍差外，硬度、刚性及其蠕变性均较好，渗透性及熔点和粘度都较低，尤其是在液氮、液氧和液化天然气中的超低温环境中不发生脆裂，不蠕变，而且PCTFE在所有非金属材料中，具有最低的水-汽渗透率，不渗透任何气体，不助燃，因而是一种绝佳的低温操作环境中的密封材质。选用这种密封材质避免了球阀开闭期间整个球体贴合面的金属硬擦伤，提高了密封面的耐磨性和使用寿命，又保证了密封效果，这也是目前绝对大多数厂家采用的密封形式。

1.3 填料和垫片的选择

超低温状态下，超低温球阀的阀杆和阀体间无法采用大多数非金属材料制造的密封圈的形式，因为普通的非金属材料在如此低温工况下容易变脆，因此只能采用填料函或者波纹管结构。由于波纹管使用限制较多：单层结构寿命较短，多层结构成本高，加工困难。所以一般多采用填料函密封的结构。填料函密封结构虽然加工简单，维修更换方便，但是工作温度不能低于-40℃，否则其密封效果就得不到保证。因此为保证填料函远离低温物料，LNG用超低温阀门常选用加长阀杆的设计原则以保证填料函的正常使用。另外阀杆长度、阀径、厚度也成为影响填料函温度的主要因素之一，常用填料有柔性石墨、聚四氟乙烯、浸渍聚四氟乙烯石棉绳等。其中由于石棉容易发生渗透性泄漏，聚四氟乙烯线膨胀率系数较大，冷流现象严重，因而在超低温工况下很少采用这两种材质作为填料。柔性石墨具有耐低温、耐腐蚀，热膨胀率小及气液密封性能良好等特点，同时它的压缩率大于40%，回弹性大于15%，应力松弛小于5%，其密封的性能明显优于传统的石棉、聚四氟乙烯等材料，所以在实际应用中一般柔性石墨作为填料，不锈钢与石墨缠绕式垫片作为密封垫片，这样实际的密封效果最为理想。

1.4 阀门结构形式

适用于LNG生产上的超低温球阀现在一般都设计成顶装式和长颈杆式及防火和防静电结构。另外为防止球阀内密闭的阀腔会导致介质超压情况，超低温球阀应具备自泄压结构。

在LNG超低温工况下使用的超低温球阀需进行低温性能试验，也叫阀门的深冷处理试验。低温试验一般按照BS 6364或SHELL SPE 77/312规定进行，试验介质通常采用液氮为冷冻剂，在整个试验过程中，需要检查阀杆密封、阀座密封等泄漏状况，在试验结束后，阀门应该被拆开，所有配件均需检查其磨损和破坏程度。超低温阀门进行深冷处理试验的目的主要是因为奥氏体不锈钢作为阀体材料在低温使用过程中，会有相变的过程，在相变点以下，奥氏体会部分转变成马氏体，使晶格方向发生变化，从而使体积发生变化引发内部应力的增加，使原本已达到密封要求的密封面产生变形，造成密封失效。所以超低温球阀的各个金属零部件均需要在加工过程中进行深冷工艺处理，稳定材料的金相组织，消除低温变形。另外，低温试验的另一个目的是检验超低温球阀在低温状态下的操作性能和密封性能：操作性能要求阀门启闭灵活，移动件和密封副不得发生擦伤和咬死；密封性能要求阀门密封面泄漏量小于规范要求的允许泄漏量。需要注意的一个问题是在超低温球阀进行深冷处理试验之前，阀门必须彻底去除油脂并且干燥，以免油脂和水分在低温状态下变成固态物质，造成阀门零件的磨损，尤其是密封面的磨损。

顶装式结构可以实现在线检修和维护，不需拆卸阀门壳体，只需要从顶部将阀门核心的球体部分一体抽出检修即可。长颈杆式结构则有以下三个作用：① 可以保证填料函远离低温介质，确保其不会受到超低温侵害而导致填料失效从而影响密封效果；② 加长的阀杆结构，保证了保冷施工的空间，因为一般LNG超低温工况下保冷层厚度均比较厚；③ 可以避免介质的低温导致阀门操作者的冷灼伤。而且目前使用的超低温球阀一般都在长颈杆处有滴盘设计，滴盘设置在保冷层外侧，可以防止冷凝水滴落在保冷层及阀体上部，保护保冷层及防止冷量流失。另外，由于阀颈较长的关系，长颈阀盖有时无法整体铸造成型，一般会将颈和盖分别成型后对焊在一起，然后再机械加工，因此这个焊接位置是需要注意的地方，应该对该焊缝做射线探伤，以保证焊接的质量。

对于这个问题，每个LNG建设单位都比较头疼，水压试验吹扫不干净，阀门上冻后就只能更换处理；而气压试验操作危险系数太高。目前解决以上问题主要是两个方法：① 分段试压反复吹扫或者加伴热进行试验，用温度来补偿，也有厂家将阀门在半开状态下风干(阀门在半开状态下内腔和填料部分和空气接触良好，便于干燥)，但是无论是哪种方法，这样的干燥过程都很漫长，一般情况下至少需要两个月；② 用泄漏性试验代替气压试验，根据《压力管道规范 工业管道》(GB/T 20801-2006)中第5部分内容：检验与试验中压力试验的免除原则，只要符合其规定的要求，可以用敏感性气体泄漏试验替代压力试验，但是其免除的条件也比较苛刻。总体而言，超低温阀门的现场试压仍然需要同行业不断探讨以得出最佳的解决方案。

LNG气化后体积将扩大为原来的600多倍，在非正常工况下导致异常升压后存在安全隐患的问题。当阀门关闭后，残留在阀体腔内的LNG从周围环境中大量吸收热量迅速气化，在阀体内产生很高的压强，从而破坏超低温球阀球体及阀座组件，使阀门不能正常工作，影响LNG装置正常生产，存在安全隐患。因此LNG超低温球阀需要设置自泄压结构，以防止阀腔内异常升压情况发生。对于超低温球阀，一般要求阀门向上游方向泄压，但是这个上游方向并非是指与管线流向相反的方向，准确的说应该是阀门关闭时的高压侧方向。所以在安装阀门时，要特别注意阀门泄放方向的要求。阀门泄压的方向应在工艺流程图中标出，并体现在管道轴测图中。

因为超低温球阀具有以上特殊结构，在安装阀门时，也应考虑相应的阀门结构特点，否则将会影响阀门的正常使用，导致阀门失效。超低温球阀的阀杆不可安装在水平方向，通常情况下应垂直于管道，倾斜度不能超过45°，这是由于超低温阀加长阀盖结构的特殊性决定的。如果水平安装阀杆，低温介质将会充满阀盖的加长部分，造成阀门填料失效，并可能将冷量传给阀门手柄，给操作人员带来人身伤害。

2）调查问卷，此问卷以Glynn&Koballa(2006)的理论为框架基础，对实验对象词汇学习过程中的重复率，多维性，趣味性，学习焦虑感等几个方面进行问卷调查。问卷的α信度系数为0.805，说明问卷信度良好。

1.5 阀门的低温性能试验

雕塑作品语言由纯“手势”和“母材”的触性而抒写完成 ，主题是在探索历史时间长河中 :艺术的市俗化和艺术本质之间的纠缠，而思考一种能动的经典，在社会生活意识发展过程中的存在值或消亡感。同时，认知为生活必需所建立之物而具有真正的艺术审视观所可具有的观念价值和发展力。

2 超低温球阀出现的问题及解决方案

虽然超低温球阀在设计上考虑到很多因素来避免使用中可能会出现的隐患，但在实际应用中还是出现一些问题，下面就阀门常出现的两个问题进行探讨。

2.1 阀门试压问题

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LNG超低温球阀由于工作条件比较苛刻，物料又具有易燃易爆的特性，因而对球阀提出了更高、更严格的技术要求。在设计和选择超低温球阀时，除了遵守阀门设计的一般标准、规范、规定外，还需考虑如下几点要求：

阀门现场试压引发的问题比较棘手，主要的症结在于：

(2)如果进行气压试验，除个别常压阀门外，大多数LNG上用阀门设计压力很高，气压试验危险性很大。

积，这样就不会导致阀门产生泄漏问题。

LNG是易燃易爆的物料，防火和防静电结构在设计阀门的时候也是必须考虑的因素，一般的做法是对于非金属密封的阀门在阀杆和阀体之间，阀杆和关闭件之间设置导通装置，引出静电，消除隐患；对于金属密封的阀门，可不设导通装置，只要满足阀杆和阀体、阀杆和关闭件之间的电阻在设计规范的范围之内即可。

2.2 阀门泄漏问题

用在LNG上的超低温球阀在实际应用中可能出现阀门泄漏的情况，产生泄漏的原因主要有：

(1)阀门内漏。这个问题主要是两种原因，其一是由于密封材料在低温工况下产生变形所致，因此存在密封不严而引发的内漏问题；其二是阀门在吹扫阶段有金属颗粒或铁屑等硬物进入了阀门内部，对阀座和阀体造成了损坏，从而导致的内漏问题。这两个问题只能通过加强阀门自身质量的监管和现场施工的监管来避免。

(2)阀门外漏。这个问题主要是三种原因，其一是由于连接垫片、螺栓之间因低温工况收缩不同步产生的泄漏；其二是填料处的泄漏，因填料选用的非金属材料的膨胀指数与金属不同，虽然在设计时可以对填料压盖螺栓采用多组弹簧垫片进行预紧，使填料在低温时的预紧力得到补偿，但是在使用时还是会出现因为填料密封不严引发的外漏问题；其三是阀杆处的泄漏，即是在低温工况下冷缩导致阀杆连接处渗漏，造成阀杆处大量结冰，致使阀门开启失灵。

无论是阀门内漏还是外漏，都是在制造阀门时必须要解决的问题，首先是要求阀门在制造阶段就需要考虑到阀门所处的极端工况，设计合理的结构、选取合适的材料避免阀门因自身原因产生泄漏，另外要求阀门在安装及管线吹扫时，必须保证阀门处于全开位，使阀门通道和管线连通，保持阀门内清洁度，避免焊渣或铁屑在阀腔内堆

教学内容的疏与密，教学节奏的张与弛，教学方法的巧与拙，教学顺序的逆与顺，教学形式的动与静，教学风格的情与理，只要运用适当，相处和谐，都可谓教学之艺术。

3 结语

(1)如果进行水压试验，阀门内部不可避免的存有水分，既使多次吹扫也难以确保所有的阀门内腔都干燥。而且试验过程中如果水渗入填料中，就更难排出。这样就带来了一个严重的问题。在LNG开车时，超冷的LNG物料贯通之后，在超低温环境下，填料中的水结冰，操作时在阀杆和填料的摩擦中，阀杆可能会被冰划伤造成泄漏，也有可能造成阀杆的抱死，填料中的冰又使填料失效，造成阀门密封的失效。

(1)必须选择合适的耐低温的阀体材料。目前来看，奥氏体不锈钢应该是理想的超低温球阀用钢，尤其是对于-196 ℃以下，奥氏体不锈钢几乎是唯一可以选用的超低温球阀用钢。另外对于临海的LNG管道，要考虑到海风中海盐对材料的强腐蚀性，建议采用金相组织更加稳定的奥氏体不锈钢。当然所有用于超低温环境下的奥氏体不锈钢材料必须采用深冷处理，使其预先完成奥氏体对马氏体的转变，以确保在使用过程的组织稳定。

(2)必须选择合适的密封材料及形式，这样才能使保证阀门的密封性能，阀门密封应采用柔性结构，使温度变化造成的不利影响得到有效地补偿；

(3)必须有合理的防静电、防超压结构；

选取2016年5月—2018年5月到我院接受治疗的80例结直肠癌患者，所有患者均接受持续治疗，按随机数字表法将其分为A组和B组。A组收入结直肠癌患者40例，其中男性患者28例，女性患者为12例；该组患者年龄最小为59岁，最大为72岁，平均年龄为（65.58±5.50）岁。B组收入结直肠癌患者40例，其中男性患者为25例，女性患者为15例；该组患者年龄最小为60岁，最大为71岁，平均年龄为（65.55±5.51）岁。对比两组患者的年龄、性别等相关资料发现差异无统计学意义，P＞0.05，具有可比性。

三是走进社区，与群众开展“零距离”宣传。为适应新时期城市群众工作新要求，区委区政府结合渝中区实际策划实施“社区工作日”活动，“零距离”听民声、纳民意、解民难、化民怨，得到辖区群众高度认可。多年来，已成为干部下访群众的一个品牌。区委宣传部、政法委依托社区工作日这一平台，在全区78个社区同步开展扫黑除恶专项斗争宣传，面对面宣传相关政策，打通宣传“最后一米”，营造全民知晓、全民参与的浓厚氛围。

(4)超低温球阀的各个金属零部件在加工的过程中必需进行深冷工艺处理，稳定材料的金相组织，消除低温变形。

参 考 文 献

1 BS6364,低温阀门[S].

2 MSS SP-134,对低温阀门及其阀体/阀盖加长体的要求[S].

3 Shell 77/200, 低温阀门规范[S].

4 Shell SPE 77/312 ,微泄漏试验规范[S].

5 王 敏，沈明启，低温阀门密封性能的研究与分析[J].科技创新与应用，2013(9).

6 中国天然气发展报告(2017)白皮书[R].

根据国内外农田水利现代化发展经验和建设实践的探索，参照国家颁布的相关技术规范与标准，结合郑州市实际，提出农田水利现代化建设内容，主要包括节水灌溉工程、除涝工程、雨水集蓄利用工程、农田园田化工程以及农田水利信息化工程五个方面。