有關超低溫球閥密封性的探討

華軍　姜銘

摘 要：隨著經濟的快速發展，石油和煤炭等固體能源不斷減少，價格不斷攀高，而且對環境也有著極大的負面影響，從而環保、高效的天然氣開始被人們大量使用。為了方便運輸和使用，需將天然氣液化壓縮，而超低溫球閥是其關鍵的配套設備，它的性能受到了大家的關注。該研究主要對超低溫球閥的概念進行了闡述，并分析了當前國內外超低溫球閥密封性的研究現狀，提出了超低溫球閥的密封性的必要性。

關鍵詞：超低溫球閥 密封性 設計展望

中圖分類號：V441 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0078-01

對于氣體液化后的容器來說，最重要的是保證其密封性良好，才能減少危險事故的發生和讓氣體燃料得到廣泛使用。該研究簡述了超低溫球閥的概念，分析當前國內外現狀，提出研究密封性的必要性，希望能為研究者們提供一些建議。

1 超低溫球閥

為了方便的運輸和使用天然氣等燃料氣體，超低溫球閥是其關鍵的配套設備，能將天然氣液化等燃料氣體壓縮，進而降低了氣體燃料危險事故發生的可能性。超低溫球閥的設計和選用主要考慮流通介質、安裝方式、流量特性、壓降、流通能力、工作壽命等多方面因素。主要通過非金屬和金屬組成軟密封結構，實現徹底密封，閥體內通道平滑，無阻礙，便于輸送流體或氣體。在所有閥門中，球閥的流阻最小。因此，在石化行業中對低溫球閥門的應用比較多，這就對超低溫球閥密封性提出了非常高的要求。

1.1 超低溫球閥的一些應用

超低溫球閥因其具有密封性好、可靠性高、流體阻力小、閥體內通道平整、壽命長、開關迅速等優點，目前已經被廣泛應用于石油、化工、鋼鐵、采礦、造紙、醫藥、裝藥、涂料以及食品等眾多與生活實際相關聯的領域中。但是超低溫球閥目前主要應用于液化石油氣、液化天然氣等易燃易爆、易發生氣體膨脹的液化石油產品中。此外，超低溫球閥在航空、航天等領域具有重要用途和發展前景。

1.2 國內外發展現狀

隨著現代科學技術以及化工業的快速發展，閥門在耐低溫方面的應用越來越廣泛，目前國內外對于超低溫球閥的研究工作也在不斷的前進著，以滿足現代工業化的快速發展?，F階段，已經研究處的超低溫球閥種類有很多，其本質區別在于球閥各自所采用的密封材料不同，或者密封方式不同。目前，主要應用的超低溫球閥主要采用非金屬與金屬結合的方式使閥座與球形關閉件表面配合更好。不僅具有很好的流量控制特性，還能避免出現停滯和卡死現象的發生。目前閥最主要的閥座密封材料就是聚四氟乙烯，這種密封材料具有適用溫度范圍廣、性能穩定、不易老化、密封性能優良且摩擦系數小的特點，能夠滿足在低溫、低壓條件下對于密封性的保證。但是，隨著應用的范圍越來越廣，不足之處也開始逐漸顯露出來，例如當密封材料變硬時，密封的可靠性就受到破壞。因此，超低溫球閥密封性研究還有待進一步加強和完善。

2 密封性研究的必要性

近年來，隨著現代科學技術以及化工業的快速發展，閥門在耐低溫方面的應用越來越廣泛，這也對球閥低溫密封性能的要求越來越高。密封性作為球閥在給定的溫度范圍內可靠地工作的關鍵因素，對于氣體燃料的安全系數具有重要保障。目前，隨著低溫球閥在液化天然氣安全控制、海洋石油平臺以及長輸管線物料輸送等方面的廣泛應用，現有的技術已經不能滿足需求。例如，目前在液化天然氣領域，最低溫度要求達到-163°C，而在液態氮應用領域最低溫度要求達到-196°C，這就低溫球閥提出了更高的要求，而現有的低溫球閥技術在材料和密封結構上都會隨著溫度的降低而會出現內漏現象，已經不能保證將安全系數控制在可控的范圍內，從而增加的危險事故的發生概率。因此，要實現低溫球閥在低溫狀態可靠性和密封性，不僅要在設計結構方面入手，還應該選擇耐用、安全系數高的材料，并且加大實驗測試力度。

3 展望

未來，隨著國內市場的放開、國家重大工業設備的突破和裝置關鍵技術的突破，超低溫球閥門的市場需求正逐年上升，超低溫球閥因其使用環境和使用介質的特殊性將會在結構設計與材料選用上有著更加顯著突出的不同特點。首先，在超低溫球閥的主件設計方面，其氣密性能在低溫環境下會越來越好、低溫條件下所需要的沖擊韌性和相對延伸率等機械性能將會越來越高、低溫介質防爆性以及低溫條件下的耐磨性和耐蝕性將得到更深層次的提升。其次，在材料選擇上，材料必須有足夠的低溫沖擊強度，以避免發生完全損壞或者斷現象。再次，在絕熱層的設計上，應該在超低溫球閥殼體外設計多層絕熱層，從而阻止工作介質與外界的熱交換，進而防止發動機不能正常工作等類似問題的發生，增強可靠性設計。

4 結語

隨著液化天然氣的應用越來越廣泛，以及國內市場的放開、國家重大工業設備的突破和裝置關鍵技術的突破，超低溫球閥門的市場需求正逐年上升，因此，對其安全性能的要求也會越來越高，對超低溫球閥結構設計還會不斷地提出更高的要求。這就要求在未來超低溫球閥的設計過程中對材料的檢驗、低溫性能試驗、結構設計等多方面進行更緊的設計以滿足超低溫球閥對密封性的要求。這樣才能保證系統的安全運行、滿足超低溫固定球球閥在功能、及可靠性、安全性等方面滿足工況的要求。同時還能減少對環境的污染和危害以及對人身的傷害，降低危險事故發生的可能性。

參考文獻

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[2] 王付軍，于國良.液化天然氣用超低溫固定球球閥的設計[J].閥門，2014（1）：1-3.