四川成都空分配套阀门有限公司 610200
摘要：随着科学技术的不断进步，超低温流体介质在社会生产中也有着越来越广泛的应用，尤其是液化天然气。由于液化天然气存在一定危险性，如何有效提高其运输和存储的安全性，一直是技术人员研究的重点问题。超低温阀门结构在液化天然气的生产、运输与存储过程中起到至关重要的作用，但是由于液化天然气的沸点低至-165℃，因此如何确保阀门结构不受超低温条件的影响，持续保持稳定性，就要求技术人员必须对阀门结构进行优化设计，不断提高超低温阀门结构的使用性能。
关键词：超低温阀门；结构；优化设计
现如今随着社会的高度发展，各行各业对能源的需求愈发旺盛，特别是石油能源与天然气能源等，随着开采深度的不断加大，作为石油开采的副产品，液化天然气的产量也相应增加，液化天然因其清洁环保，已经成为人们生活中不可或缺的重要能源之一。但是液化天然气具有易燃易爆的特点，所以无论是生产、运输还是存储过程，都有着极为严格的技术要求，尤其是在运输环节必须利用阀门对输送系统进行控制，进行必要的倒流、稳压、分流与防溢等。
一、超低温阀门材料的选择
作为液化天然气运输系统的重要组成部分，超低温阀门在选择原材料时，有着极为严苛的使用要求。通常情况下铁、铜都是制作阀门的主要材料，但是由于液化天然气具有非常低的温度，所以要求原材料也必须能够在超低温环境中确保性能不会受到影响，同时要求材料也必须能与液化天然气的其他性质相匹配，如此一来才能实现在运输管道中对液化天然气进行必要的引导。但是在液化天然气的管道中，阀门所处的工作环境温度变化较大，这会破坏一些阀门元件的功能，从而导致阀门的控制效果受到影响。这也就要求技术人员在对阀门结构进行设计时，一定要保证阀门结构具有一定的柔韧性，能够及时补偿偏差，同时对制作所需的原材料要进行深冷处理，这可有效防止阀门结构在低温的环境中出现变形，进而导致阀门失效的情况出现。但是由于常见的金属材料在低温条件中，都会影响材料的强度与韧性，所以一定要利用金属密封件材料起到良好的密封效果，来阻止温度传播。低温阀门金属材料一般选择奥氏体不锈钢材料，非金属材料一般选择RPTFE或PCFTE。
二、超低温阀门结构的优化设计
（一）阀盖结构的优化设计
阀盖在阀门结构中起到至关重要的作用，所以技术人员在设计阀盖结构时，一定要考虑到低温条件，确保填充材料在使用时的温度大于0℃。通常情况阀盖结构被设计成长颈型，并且利用阀盖中的填充材料将阀盖顶与阀盖底保持一定距离，这可有效避免高于阀盖位置的结构与阀门出现冻结，从而确保阀门能够正常运行。
（二）密封结构的优化设计
密封结构作为阀门的重要组成部分，因此在设计阀门结构时，一定要优化密封结构设计，进一步提高阀门的密封性，现阶段通常使用O型圈、柔性石墨填料、唇式密封圈等多重密封结构来达到阀门密封性稳定的目的。同时密封结构也可起到有效的防火作用，因为利用石墨填料组织与石墨缠绕垫片作为密封介质，可在密封圈因温度变化而融化失效时，承担起密封重任，避免超低温介质发生泄漏。现如今在很多阀门结构中都使用了非金属密封环与金属阀座的双重密封防火结构，可最大程度的保证超低温阀门的密封性。
（三）滴水板结构的优化设计
在运输液化天然气时，由于液化天然气的低温特征，在运输过程中为了避免温度传导至阀杆或者是与之所接触的填充材料，因低温而导致材料与零件失去原有性能，所以在阀门结构中需要设计滴水板结构。而且滴水板结构在阀门结构中可有效避免中法兰螺栓锈蚀，这是因为为了降低阀盖上方的温度偏差，阀盖都是直接裸露在空气的，如果空气中的水蒸气遇到阀盖就会在低温条件下被液化成水珠，如果缺乏滴水板的阻挡，那么水珠就会锈蚀螺栓。
（四）泄压部件的优化设计
超低温介质由液态变为气态后体积会相应增大，以液化天然气为例，同等质量的气态天然气是液态天然气体积的六百多倍。在阀门闭合状态时，如果此时液化天然气处于一个温度较高的外部环境中，那么低温介质就会吸收外界的热量进而汽化，不断增大的体积会急剧增加阀门的内部压力，如果不能对其进行正确的泄压处理，就会导致阀门元件损坏，甚至造成阀门失效。所以技术人员在进行阀门结构设计时，一定要优化泄压结构的设计，最常用的方式为设计泄压孔，连接入口管道与腔体，一旦系统中压力过大就会通过泄压口排出，可有效避免内部压力异常上升的情况。
（五）防静电结构的优化设计
在超低温阀门中需要使用PCTFE作为密封阀座的材料，但是由于这种材料的性质会在使用过程中引起静电反应，因为液化天然气等超低温介质具有易燃易爆的特点，一旦相遇静电火花就会造成极为严重的安全事故，所以一定要添加防静电结构，现阶段通常是利用相应装置对电流进行引导，最常见的处理方法为安装类似避雷针的导通装置，从而将阀杆与阀体的连接，即可顺利将静电导出。
（六）阀杆组合的优化设计
超低温阀门之所以能够实现对超低温流体介质的运输与存储，主要是因为其结构在设计过程中同时应用了密封垫片、碟形弹簧、弹簧蓄能圈、中间阀杆填料等零部件，弹簧蓄能圈在低温条件下热化，这就会升高阀腔内的气压，在气压的作用下蓄能圈会被压紧至密封沟槽，进而能够对腔体形成强有力的保护层，这可最大程度的避免腔体发生泄漏，同时避免阀杆被冲出。碟形弹簧通常用来压紧填料，确保填料不会因温度变化而对阀门密封性产生影响。所以技术人员在设计阀门结构时一定要综合考虑多种因素，最大程度的保证阀门结构设计合理，如果外界环境的温度相对较高，那么也会影响阀门结构辅助部件的使用性能，而且过高的温度也会加速温度传递，从而提高热交换效率，这就会导致各种问题的产生。所以技术人员一定要确保超低温阀门结构与材料能够适合各种复杂的存储运输环境，有效提高阀门的应用效果。
综上所述，随着液化天然气的广泛使用，越来越多的液化气接收站正在如火如荼的建设中，但是在过去很长的一段时间，超低温阀门的生产技术被垄断在少数国家手中，对我国液化天然气的生产产生一定影响。所以技术人员一定要加快对超低温阀门的研究速度，不断对现有的生产工艺进行优化与创新，设计出使用性能更加可靠的超低温阀门，实现超低温介质的稳定运输与存储，为社会发展提供更多可用的清洁能源。
参考文献：
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