1. 阀体材质分级配置
2. 密封面及阀内件配置
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司太立(Stellite)钴基硬质合金堆焊(硬密封) :阀瓣与阀座密封面均堆焊司太立合金,堆焊层厚度≥2mm,硬度HRC45-50。在-196℃超低温环境下仍能保持高硬度和优异的耐磨性、抗擦伤性能,适用于LNG长输管线、高压深冷系统及含少量杂质颗粒的低温介质工况。
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PCTFE(聚三氟氯乙烯)密封圈(软密封) :适用温度-196℃~+80℃,耐低温性能优异,抗冷流性优于PTFE,摩擦系数小,密封可靠,适用于-196℃深冷介质系统,是液化天然气、液氧、液氮等低温液体系统的理想密封材料。
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PTFE(聚四氟乙烯)密封圈(软密封) :适用温度-196℃~+232℃,摩擦系数最小(0.05-0.10),化学惰性极强,超低温下具有良好的柔韧性和密封补偿能力。
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铜合金阀瓣 :阀瓣采用铜合金材料,低温下保持良好耐磨性和抗擦伤性,配合不锈钢阀座使用,可有效防止密封面在低温下的冷焊咬死现象。
3. 阀盖结构形式选择
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螺栓式阀盖(标准维护型) :阀体与阀盖通过螺栓螺母连接,缠绕式垫片(316夹柔性石墨制造)密封。此结构装拆方便,可在管线上直接对阀瓣、阀座密封面进行维修或更换,适用于需要定期维护的常规低温工况。
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焊接式阀盖(全焊透高可靠型) :阀体与阀盖用螺纹连接后全焊密封,无垫片密封件。从根源上消除中法兰泄漏风险,适用于极低温工况、剧毒介质或免维护永久性管路连接。对有特殊要求的客户,可采用全焊透连接方式。
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无阀盖一体化锻件:所有承压部件集成于同一锻件体内,无阀盖与阀体之间的连接接口,从根源上消除中法兰和焊缝泄漏风险,适用于对泄漏零容忍的核岛和超高压试验装置等场合。
4. 加长阀盖颈部长度与气柱隔离层
| 介质温度 | 阀门类型 | 加长阀盖颈部长度T | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| -40℃~-50℃ | 短颈锻钢低温截止阀 | ≥125mm | LPG储罐进出液口、低温槽车管路 |
| -50℃~-101℃ | 长颈锻钢低温截止阀(常规) | 150~250mm | 天然气液化预处理装置、-101℃低温级系统 |
| -101℃~-196℃ | 长颈锻钢低温截止阀(加长) | 250~350mm | LNG接收站、空分设备、液氮/液氧系统 |
| 低于-196℃(液氢/液氦) | 超长颈锻钢低温截止阀 | 400~500mm | 航天液氢加注系统、超导设备 |
颈部长度的设计依据为服务温度——-46℃至-101℃时颈部长度150-200mm,-101℃至-196℃时颈部长度250-350mm,低于-196℃时颈部长度400-500mm。加长阀盖形成“热屏障效应”,减少外部热量导入阀腔,避免液态介质因气化膨胀引发的超压风险,同时确保填料函温度不低于0℃。
5. 连接方式
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焊接连接:
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法兰连接:阀体两端带法兰,通过螺栓与管道法兰连接。密封面形式可选RF凸面、MFM凹凸面、TG榫槽面。法兰标准适用ASME B16.5、GB/T 9113、JB/T 79、HG/T 20592等多种标准,可定制ANSI、DIN、JIS、EN等标准。适用于需要定期拆装维护的低温管路及LNG接收站等场合。
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内螺纹连接(NPT) :适用于DN15~DN50的小口径低温管路及仪表管路,螺纹接口符合ANSI/ASME B1.20.1(NPT)标准,连接简便,无需法兰和焊接。
6. 低温深冷处理工艺
所有承压零件(阀体、阀盖、阀杆等)在粗加工后须经过严格的低温深冷处理——将粗加工零件置于液氮冷却介质中保温数小时(常规36~39小时),以释放机加工和焊接过程中产生的应力,稳定材料在低温环境下的尺寸精度,防止因温度变化造成变形而导致的泄漏。对于介质温度在-100℃以下的产品,主要零部件精加工前必须进行深冷处理,避免由于温差和金相组织改变引起的变形。深冷处理工艺参数记录及温度-时间曲线应存档备查,确保处理工艺的可追溯性。
7. 填料密封系统
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柔性石墨填料 :标准配置,适用温度-196℃至+450℃,耐低温、耐腐蚀、自润滑性好,是深冷工况的标准填料配置。填料内含缓蚀剂,可有效抑制对阀杆的腐蚀。
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唇式PTFE填料 :唇形密封结构,具有自紧功能,介质压力越高密封效果越好,适用于-73℃以上的低温介质工况。
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活载荷填料系统(Live-Loading) :通过碟形弹簧或Belleville垫圈持续补偿填料体积变化,确保填料在经历温度波动、压力交变和长期运行后始终保持足够的密封压紧力,显著减少填料泄漏和维护频次。
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双重填料带泄漏排放口 :上下两层填料之间设置泄漏排放口,可安装压力传感器监测填料密封性,适用于对逸散性排放有严格要求的低温系统。
8. 垫片密封系统
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316夹柔性石墨缠绕垫片 :标准配置,适用于螺栓式阀盖连接,具有优异的弹性和密封补偿能力,高温/低温交变工况下密封可靠。
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金属环垫 :适用于高压低温工况(压力等级CL600以上),采用软铁或不锈钢材质,通过法兰螺栓预紧力使金属环变形与法兰槽面紧密贴合,密封可靠性高。
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不锈钢+柔性石墨成型密封圈 :适用于压力等级CL900及以上的内压自密封结构,随介质压力升高密封性能增强。
9. 操作方式
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手动(手轮操作) :标准配置,操作扭矩小,通过手轮旋转驱动阀杆上下运动,手轮材质为A197铸铁。适用于小口径(≤DN50)及非频繁操作的低温阀门。
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伞齿轮传动 :适用于中等口径低温阀门(DN50~DN100)及启闭力矩较大的工况,传动效率较高(η≈0.8),操作手感清晰。
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蜗轮蜗杆传动 :适用于大口径及高压力等级低温工况,传动比大(i=40:1~80:1),操作省力,蜗轮蜗杆自锁功能可稳定保持阀瓣在任意开度位置。
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电动操作 :
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普通开关型 :接收有源或无源开关量信号(AC220V、DC24V、AC380V等),驱动电机正反转带动阀杆上下运动,实现阀门全开或全关两位控制。
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智能调节型 :一体化结构设计,直接接受4-20mA DC或0-10V DC标准模拟量信号,实现阀门开度的连续无级比例调节,并输出4-20mA阀位反馈信号构成闭环控制。
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低温型电动执行器 :配套-40℃低温型执行器及低温润滑油脂,可在寒冷地区户外-40℃环境条件下长期稳定运行。执行器经防结露处理,可选配加热器(PTC恒温加热元件),在低温潮湿环境下防止内部结露。
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气动操作 :配套气动执行器,通气开启、断气关闭(常闭式)或通气关闭、断气开启(常开式),响应速度快(全行程动作时间≤5秒),适用于防爆区域及需要快速切断的低温系统。气源压力0.4 MPa~0.7 MPa。
10. 防护等级与防爆配置
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高防护等级 :IP68(潜水型),整机通过密封性实验验证,可在水下长期运行,适用于户外、潮湿、浸水及水下低温管路。
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防爆型电动执行器 :防爆等级Exd Ⅱ BT4(适用于Ⅱ类B组爆炸性气体环境,典型气体为乙烯、丙烷)或Exd Ⅱ CT4(适用于Ⅱ类C组爆炸性气体环境,典型气体为氢气、乙炔),适用于LNG加气站、石化防爆区域等易燃易爆环境的低温控制系统。
11. 防静电与防火安全配置
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防静电设计 :阀杆与阀体之间设置静电释放通道,导电电阻符合相关标准要求(导通电阻<10Ω),消除开关过程中因摩擦产生的静电积累,防止静电火花引发的安全风险,特别适用于液氧等易燃助燃介质工况。
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防火安全设计(可选) :符合API 607、API 6FA及ISO 10497标准。阀门在1000℃火焰中持续30分钟后仍能保持密封和功能正常。金属二次密封件在火灾发生时自动激活,确保在非金属密封件烧毁后仍具备一定的介质阻断能力。
12. 低温试验与检验
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低温冲击试验 :阀体、阀盖等承压材料须按ASTM A370或ASTM E23标准进行夏比V型缺口冲击试验,确保材料在低温下不会发生脆性破坏。在-196℃温度下冲击功AKV≥27J。
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低温壳体强度试验 :阀门冷却至设计温度,加压至1.5倍额定压力,保持规定时间,壳体无可见渗漏或结构损伤,符合API 598标准。
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低温密封试验 :在-196℃设计温度下,加压至1.1倍额定压力,测量阀座密封面和阀杆填料密封处的泄漏量,软密封阀门泄漏量为零(气泡法)。
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低温循环试验 :阀门在-196℃低温下进行完整的开-闭循环操作,同时检测阀座和阀杆密封的泄漏情况,验证阀门在低温环境下的动作灵活性和密封可靠性。
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低逸散性试验(ISO 15848-1) :可定制,适用于对阀门逸散性排放有严格环保要求的液化天然气接收站及化工装置,填料函泄漏量可控制在≤10⁻⁶ mg/s·m。
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无损检测:按用户要求提供射线检测(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)及氦气泄漏检测报告。
13. 防咬死与防卡涩设计
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阀杆与阀杆螺母异种金属配对 :阀杆采用不锈钢(A182 F6/F304/F316),阀杆螺母采用A276 410不锈钢或铜合金,利用异种金属配对原理有效防止低温下螺纹咬死卡涩。
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粗牙梯形螺纹 :阀杆采用粗牙梯形螺纹设计(螺距≥3mm),补偿不锈钢与阀杆螺母之间热膨胀系数的显著差异,避免-100℃低温下因收缩量差异过大导致的螺纹卡死故障。
14. 清洁与脱脂处理(氧清洁处理)
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氧气清洁处理(O₂ Cleaning) :适用于液氧(LO₂)介质系统及富氧环境。阀门所有接触介质的零件须严格脱脂、除油、清洗,装配全程使用无油工具和洁净环境。出厂包装前经氧气清洁处理,内附清洁度合格报告,阀体外壳贴“禁油”标识。
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NACE MR0175酸性环境兼容 :阀门材料及热处理工艺符合NACE MR0175/ISO 15156标准要求,适用于含有硫化氢(H₂S)的酸性天然气和油田伴生气系统,可有效防止硫化物应力腐蚀开裂。
15. 制造标准体系选择
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美标体系(API/ASME/ANSI) :按API 602、MSS-SP-118、BS 6364标准设计制造。结构长度按ASME B16.10,法兰尺寸按ASME B16.5,承插焊端按ASME B16.11,对焊端按ASME B16.25,螺纹端按ANSI/ASME B1.20.1(NPT),压力试验按API 598。适用于出口项目、引进技术机组及与进口设备配套的需求。
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国标体系(GB/JB) :按GB/T 24925《低温阀门技术条件》、JB/T 7749《低温阀门》、GB/T 12235标准设计制造。结构长度按GB/T 12221,法兰尺寸按GB/T 9113、JB/T 79、HG/T 20592,压力试验按GB/T 13927。适用于国内低温工程项目的标准化配套需求。GB/T 24925标准适用于介质温度范围-29℃~-196℃,覆盖公称压力PN16至PN400等级别。
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英标体系(BS) :按BS 6364《低温用阀门》标准设计制造,BS 6364标准适用于介质温度范围-50℃~-196℃,是低温阀门最核心的专用标准之一,也是低温阀门原型低温试验的主要依据标准。
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德标/欧标体系(DIN/EN) :按DIN/EN标准设计制造,适用于欧盟标准工程项目。
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客户定制标准 :可按用户提供的技术规范书进行非标设计和制造,满足特定项目的差异化技术要求。
16. 检验与试验配置
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全检项目 :壳体强度试验(水压1.5倍PN)、高压密封试验(1.1倍PN)、外观检查。
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抽检项目 :密封面泄漏量检测、材料化学成分分析、低温冲击韧性试验。
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可选检项目 :低逸散性试验(ISO 15848-1)、防火试验(API 607)、氦气泄漏检测、射线检测(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)。
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水压试验氯化物控制 :对于不锈钢阀门,水压试验所用水的氯化物含量不应超过30ppm,压试验后应用干燥的无油空气或氮气进行壳体的密封试验。
17. 包装与储运
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忌油/禁油包装 :液氧/液氢用阀门须经氧气清洁处理后用洁净塑料袋密封包装,内附清洁度合格报告,外壳表面贴“禁油”标识,严禁接触油脂。
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防锈/防腐蚀包装 :阀体内部喷涂低温防锈油保护,阀体外部涂刷防锈漆,封口处加装干燥剂。
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密封面保护 :法兰面/焊接端采用防护盖板封闭,防止运输及储存过程中杂物进入阀门内部损伤密封面。
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出口木箱包装 :符合海运防潮防震要求的出口级木箱或钢架加固包装。
18. 订货信息要求
订货时须提供以下技术参数,以便进行精准选型:
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阀门类型及型号(DJ41Y/DJ61Y等)
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公称通径(DN / NPS)
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公称压力(PN / Class)
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适用介质名称、沸点及介质状态(LNG/LO₂/LN₂/LAr/LPG/丙烷/乙烯等)
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工作温度(最低设计温度及最高工作温度范围)
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工作压力(最高工作压力)
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阀体材质及阀盖材质要求(LF2/LF3/F304/F316L/特殊合金)
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密封形式(硬密封/软密封,PCTFE/PTFE/司太立合金)
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阀盖结构形式(螺栓式/焊接式)
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加长阀盖颈部长度(按最低设计温度确定)
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连接方式及接口标准(承插焊/对焊/法兰/螺纹,标准及压力等级)
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操作方式(手动/伞齿轮/电动/气动)
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电动执行器电源电压及控制信号类型(如需电动:AC220V/AC380V/DC24V;开关型/调节型;4-20mA/开关量)
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防爆区域要求(如需防爆,须明确防爆等级Exd Ⅱ BT4/Exd Ⅱ CT4等)
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氧气工况脱脂要求(是否为纯氧系统)
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防护等级要求(IP67/IP68)
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特殊标准及认证要求(BS 6364/GB/T 24925/API 602/API 607防火/ISO 15848低逸散/NACE MR0175等)
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特殊功能配置(活载荷填料/双重填料带泄漏排放口/低温试验记录等)
以上配置可根据具体低温工况要求及系统控制需求进行组合选型,详情可咨询罗伯逊ROBERTSON®技术团队。



































