低温截止阀通常指工作温度低于 -110℃ 的截止阀门，广泛应用于液化天然气，液化石油气体和其它低温行业。目前可制造适用温度达 -196℃ 的低温截止阀，全部零件采用液氮进行低温预处理，完全避免使用过程中密封变形泄露。

低温截止阀是一种工作在低温气氢或液氢介质中，用来接通或切断管路介质的装置。针对在使用过程中出现阀门无法动作的问题，进行了故障分析，通过改进结构，使阀门正常运行于试验系统中。

1.结构组成

低温截止阀由阀体、阀瓣、阀杆和汽缸等组成。阀体、阀盖和阀杆等均采用不锈钢，阀瓣采用铜。上下两段阀杆中间用环氧酚醛层压玻璃钢布板实现绝热，法兰密封面采用铝垫片，填料使用聚四氟乙烯，汽缸使用双特密封，以减小摩擦力，阀门整体采用聚氨酯发泡保温。

2.材料选用

低温截止阀用垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性，因此一般选择性能变化小的垫片材料。如浸渍聚四氟乙烯的石棉填料或成型塑料件填料，而玻璃钢由于导热系数很小，大多用作热桥元件。

3.密封结构

在关闭件设计时，阀座采用较硬的材料不锈钢，阀瓣采用较软的材料铜，当低温下奥氏体发生相变时，密封面高低不平，软材料在操作力的作用下产生形变而使其与阀座贴合紧密，补偿由于热应力和组织应力引起的材料变形，解决了高压低温工况下的密封性问题。

4.绝热结构

为较好地实现低温截止阀的绝热，将阀盖设计成细长结构，加长热桥，防止因填料函部分过冷而使处在填料函部位的阀杆以及阀盖上部的零件结霜，影响使用。采用隔热垫（材料为环氧酚醛层压玻璃钢布）将阀杆分为上、下两部分，减小热流，实现绝热。阀门整体采用外绝热形式，使用聚氨脂发泡保温，保温层厚200mm。

5.故障分析

低温截止阀应用于试验系统后，出现了无法动作的故障。在对该阀解体后发现，阀杆与阀盖出现了咬合，阀杆表面的中心线对称位置处有两处较深的划痕，与之相配的阀盖下法兰相应位置上也有两处划痕。经过分析，引起故障的原因有两方面。

（1）存储期

阀门存放期间水平放置并处于开启状态，阀杆与阀瓣形成悬臂梁结构，悬臂长147mm，悬臂重4.8kg。由于重力作用引起下阀杆弯曲，使得下阀杆和阀盖法兰孔同轴度偏差增大。原设计中同轴度zui大偏差为0.1mm，拆除后实测同轴度偏差约为0.4mm。由于两零件材料均为OCr18Ni9不锈钢，低温下无法进行润滑，动作时由于同轴度偏差大产生咬合现象。

（2）加工期

经检查，阀盖上的销钉槽没有按图纸加工。将图纸中的方形槽加工成圆弧形槽，影响了销钉和销钉槽的正常配合，下阀杆承受侧向力，从而导致下阀杆和阀盖产生干涉。

6.改进措施

（1）阀杆与阀盖配合部分

在下阀杆Φ51mm处压入一个H62铜套，不锈钢OCr18Ni9硬度160HB，黄铜H62硬度56HB，采用这种方式可避免同种材料直接接触而产生咬合现象。将阀盖下法兰孔Φ51mm加工至Φ57mm，与下阀杆相应处采用间隙配合，既保证了配合件具有较小的动摩擦力，又起到了导向作用。

（2）阀杆防转装置销钉和销钉槽配合的作用是避免阀杆旋转。由于该阀的阀瓣、阀杆、汽缸和活塞等为回转体，其阀杆是否旋转对其密封和启闭性能不会产生影响。为了避免由于销钉和销钉槽配合不当而使下阀杆承受侧向力，取消了销钉。

低温截止阀的选用原则

1、高温、高压介质的管路或装置上宜选用截止阀。如火电厂、核电站，石油化工系统的高温、高压管路上。 

2、管路上对流阻要求不严的管路上。即对压力损失考虑不大的地方。

3、小型阀门可选用针阀、仪表阀、取样阀、压力计阀等。

4、有流量调节或压力调节，但对调节精度要求不高，而且管路直径又比较小，如公称通经≤50mm 的管路上，宜选用。

5、合成工业生产中的小化肥和大化肥宜选用公称压力PN160 公称压力16MPa 或PN320 公称压力32MPa 的高压角式截止阀或高压角式节流阀。

6、氧化铝拜耳法生产中的脱硅车间、易结焦的管路上，易选用阀体分开式、阀座可去处的、硬质合金密封副的直流式截止阀或直流式节流阀。

7、城市建设中的供水、供热工程上，公称通经较小的管路，可选用截止、平衡阀或柱塞阀，如公称通经小于150mm的管路上。 上海永龙阀门厂专业生产低温截止阀，该类产品明显的优点是： 在开启和关闭过程中，由于阀瓣于阀体密封面间的摩擦力比闸阀小，因而耐磨。 开启高度一般仅为阀座通道直径的1/4，因此比闸阀小的多。 通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修。 公称压力或压力级：PN1.0-16.0MPa、ANSI CLASS 150-900、JIS10-20K 公称通径或口径：DN10～500、NPS 1/2 ～36" 连接方式：法兰、对焊、螺纹等适用温度：-196℃～700℃ 驱动方式：手动、伞齿轮传动、气动、电动、液动、气液联动、电液联动阀体材料：WCB、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF8(304)、CF3(304L)、CF8M(316)、CF3M(316L)、Ti。选用不同的材质，可分别适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氧化性介质、尿素等多种介质。

低温截止阀主要是指介质使用温度在-196~-150度的低温液态介质系统中的截止阀。低温阀门，特别是超低温阀门，其工作温度极低。在设计这类阀门时，除了应遵循一般阀门的设计原则外，还有一些特殊的要求。

一、低温截止阀的设计要求:根据使用条件，低温阀的设计有下列要求：

1) 阀门在低温介质及周围环境温度下应具有长时间工作的能力。

2) 阀门不应成为低温系统的一个显着热源。这是因为热量的流入除降低热效率外，如流入过多，还会使内部流体急速蒸发，产生异常升压，造成危险。

3) 低温介质不应对手轮操作及填料密封性能产生有害的影响。

4) 直接与低温介质接触的截止阀组合件应具有防爆和防火结构。

5) 在低温下工作的截止阀组合件无法润滑，所以需要采取结构措施，以防止摩擦件擦伤。

二、低温截止阀的材料选用

1、低温截止阀主体材料(1) 主体材料选用应考虑的因素从金相考虑，金属材料中除了具有面心立方晶格的奥氏体钢、铜、铝等以外，一般的钢材在低温状态下会出现低温脆性，从而降低阀门的强度和使用寿命。

2、选择主体材料时首先要选用适合于低温下工作的材料。铝在低温下不会出现低温脆性，但因铝及铝合金的硬度不高，铝密封面的耐磨、耐擦伤性能差，所以在低温截止阀中的使用有一定的限制，仅在低压和小口径阀门中选用。 

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