LNG系列不锈钢低温阀门介绍-文章一
LNG系列不锈钢低温阀门介绍-文章一
LNG系列阀门主要应用于-162℃天然气低温液化、LNG输运、LNG存储及LNG再气化等领域，包括LNG截止阀、LNG闸阀、LNG蝶阀、LNG止回阀、LNG球阀、LNG安全阀、LNG节流阀等系列阀门，均属带相变多相流低温高压过程控制装备，因液化工艺、贮运工艺不同，外形设计不同，用途也不同。
在传统的低温流体控制领域，成套工艺流程中常用的过程控制阀门数量众多，其中截止阀、闸阀、球阀为主要通断阀门之一，具有流动阻力小，可输送气液两相流，阀门不易堵塞，控制流量大等特点，而闸阀、球阀具有双向密封，双向通断，控制方便等特点，为成套工艺设备中不可缺少的主要设备，且一般都采用法兰或螺纹连接于管道中。由于传统的阀门存在控制密封面大，密封面多，存在盲区，易于泄漏等特点，不能应用于低温易燃易爆流体等领域，尤其-162℃ LNG领域。
首先，以闸阀、球阀为例，传统的闸阀、球阀打开或关闭时都会形成双向密封，阀腔内都存在盲区。一般情况下LNG为低温饱和液体或气液两相流，盲区内的LNG在阀门打开或关闭后，由于存在环境热源，盲区内LNG迅速气化，温度迅速上升，压力迅速增大，导致上部多重密封及下部主密封面极易损坏，且阀门存在爆破等更严重的隐患。为解决这一问题，传统的低温闸阀、低温球阀用于LNG时，通过在阀体外增加管道，连接盲区至球阀出口段，导出低温流体，但这种方法导致盲区与阀门一端连通，损坏了闸阀、球阀主密封面双向密封、双向截止、双向控制的优势，闸阀、球阀只能使用一个主密封面，不能起到双向密封的作用。另外，由于管道两端的LNG均极易气化，LNG流体易于反向流动等原因，要求LNG闸阀、LNG球阀起到双向截止，双向密封的作用，故外加导管连通一侧不能有效解决双向截止的问题。同时，外加导管由于强度等原因易于损坏泄漏，且存在阀体外侧不易于加装保温层，阀体外观不对称等缺点。
其次，由于LNG气化后为易燃易爆气体，主要成分为CH 4 ，传统的低温阀门由于存在较多的密封，容易引起CH 4 泄漏，如双向主密封、阀体与阀盖之间的多重密封、管道法兰连接密封等，尤其在-162℃低温工况下，密封垫片及密封面往往直接与LNG接触，密封材料极易出现低温脆断，密封面经常出现泄漏，存在很大的安全隐患。此外，由于LNG阀门上下温差较大，以截止阀、闸阀为例，阀体与LNG接触，阀杆旋转执行器、上阀体及上部阀杆部件与外部大气环境接触，阀门两端存在200℃左右的温差，导致部件内部存在很大的温差应力，尤其在阀杆与上阀体之间。由于LNG阀体一般采用铸钢制造，传热速率较快，需要较长的上阀体及阀杆延迟传热，以防止旋转执行器等部件温度太低，不能正常工作，或防止人员冻伤等，所以一般要求阀杆延长至顶部不结霜为至。此外，由于阀体采用铸钢件，阀杆采用钢性锻件，两者热膨胀系数相差较大，低温工况下存在较大温差应力，相互接触后，低温应变容易导致阀体开裂，阀杆变形，主密封面破坏，LNG无法截止等问题。所以，传统的不锈钢低温阀门用于LNG领域时，要求阀杆较长以减少局部温差应变，使整个阀门体积较大，以适应于冷收缩及解决较大温差应力等问题。*后，LNG为低温流体，管道输送压力一般低于0.2MPa，处于饱和状态或过热状态，输送时外界会源源不断通过阀门及管道给LNG提供热量，导致LNG持续气化，出现两相流。两相流遇到突然截止时，容易导致管道内剩余LNG压力剧增并过临界。当压力迅速超过临界压力4.6MPa，温度超过临界温度-82.59℃后，会给整个输送系统安全造成极大的安全隐患，所以，一般的LNG阀门或LNG系统的设计压力大于6MPa，使整个LNG系统设计难度增大，设备笨重，体积庞大。
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