華軍　姜銘

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油和煤炭等固體能源不斷減少，價(jià)格不斷攀高，而且對(duì)環(huán)境也有著極大的負(fù)面影響，從而環(huán)保、高效的天然氣開始被人們大量使用。為了方便運(yùn)輸和使用，需將天然氣液化壓縮，而超低溫球閥是其關(guān)鍵的配套設(shè)備，它的性能受到了大家的關(guān)注。該研究主要對(duì)超低溫球閥的概念進(jìn)行了闡述，并分析了當(dāng)前國內(nèi)外超低溫球閥密封性的研究現(xiàn)狀，提出了超低溫球閥的密封性的必要性。

關(guān)鍵詞：超低溫球閥 密封性 設(shè)計(jì)展望

中圖分類號(hào)：V441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（a）-0078-01

對(duì)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(xiǎn)事故的發(fā)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(dāng)前國內(nèi)外現(xiàn)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(yùn)輸和使用天然氣等燃料氣體，超低溫球閥是其關(guān)鍵的配套設(shè)備，能將天然氣液化等燃料氣體壓縮，進(jìn)而降低了氣體燃料危險(xiǎn)事故發(fā)生的可能性。超低溫球閥的設(shè)計(jì)和選用主要考慮流通介質(zhì)、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(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)徹底密封，閥體內(nèi)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(yè)中對(duì)低溫球閥門的應(yīng)用比較多，這就對(duì)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(yīng)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(nèi)通道平整、壽命長、開關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、采礦、造紙、醫(yī)藥、裝藥、涂料以及食品等眾多與生活實(shí)際相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域中。但是超低溫球閥目前主要應(yīng)用于液化石油氣、液化天然氣等易燃易爆、易發(fā)生氣體膨脹的液化石油產(chǎn)品中。此外，超低溫球閥在航空、航天等領(lǐng)域具有重要用途和發(fā)展前景。

1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及化工業(yè)的快速發(fā)展，閥門在耐低溫方面的應(yīng)用越來越廣泛，目前國內(nèi)外對(duì)于超低溫球閥的研究工作也在不斷的前進(jìn)著，以滿足現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展?，F(xiàn)階段，已經(jīng)研究處的超低溫球閥種類有很多，其本質(zhì)區(qū)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(yīng)用的超低溫球閥主要采用非金屬與金屬結(jié)合的方式使閥座與球形關(guān)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(xiàn)停滯和卡死現(xiàn)象的發(fā)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(wěn)定、不易老化、密封性能優(yōu)良且摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)，能夠滿足在低溫、低壓條件下對(duì)于密封性的保證。但是，隨著應(yīng)用的范圍越來越廣，不足之處也開始逐漸顯露出來，例如當(dāng)密封材料變硬時(shí)，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(jìn)一步加強(qiáng)和完善。

2 密封性研究的必要性

近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及化工業(yè)的快速發(fā)展，閥門在耐低溫方面的應(yīng)用越來越廣泛，這也對(duì)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(nèi)可靠地工作的關(guān)鍵因素，對(duì)于氣體燃料的安全系數(shù)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(tái)以及長輸管線物料輸送等方面的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求。例如，目前在液化天然氣領(lǐng)域，最低溫度要求達(dá)到-163°C，而在液態(tài)氮應(yīng)用領(lǐng)域最低溫度要求達(dá)到-196°C，這就低溫球閥提出了更高的要求，而現(xiàn)有的低溫球閥技術(shù)在材料和密封結(jié)構(gòu)上都會(huì)隨著溫度的降低而會(huì)出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，已經(jīng)不能保證將安全系數(shù)控制在可控的范圍內(nèi)，從而增加的危險(xiǎn)事故的發(fā)生概率。因此，要實(shí)現(xiàn)低溫球閥在低溫狀態(tài)可靠性和密封性，不僅要在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面入手，還應(yīng)該選擇耐用、安全系數(shù)高的材料，并且加大實(shí)驗(yàn)測試力度。

3 展望

未來，隨著國內(nèi)市場的放開、國家重大工業(yè)設(shè)備的突破和裝置關(guān)鍵技術(shù)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(huán)境和使用介質(zhì)的特殊性將會(huì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選用上有著更加顯著突出的不同特點(diǎn)。首先，在超低溫球閥的主件設(shè)計(jì)方面，其氣密性能在低溫環(huán)境下會(huì)越來越好、低溫條件下所需要的沖擊韌性和相對(duì)延伸率等機(jī)械性能將會(huì)越來越高、低溫介質(zhì)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(qiáng)度，以避免發(fā)生完全損壞或者斷現(xiàn)象。再次，在絕熱層的設(shè)計(jì)上，應(yīng)該在超低溫球閥殼體外設(shè)計(jì)多層絕熱層，從而阻止工作介質(zhì)與外界的熱交換，進(jìn)而防止發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作等類似問題的發(fā)生，增強(qiáng)可靠性設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

隨著液化天然氣的應(yīng)用越來越廣泛，以及國內(nèi)市場的放開、國家重大工業(yè)設(shè)備的突破和裝置關(guān)鍵技術(shù)的突破，超低溫球閥門的市場需求正逐年上升，因此，對(duì)其安全性能的要求也會(huì)越來越高，對(duì)超低溫球閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還會(huì)不斷地提出更高的要求。這就要求在未來超低溫球閥的設(shè)計(jì)過程中對(duì)材料的檢驗(yàn)、低溫性能試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行更緊的設(shè)計(jì)以滿足超低溫球閥對(duì)密封性的要求。這樣才能保證系統(tǒng)的安全運(yùn)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(shí)還能減少對(duì)環(huán)境的污染和危害以及對(duì)人身的傷害，降低危險(xiǎn)事故發(fā)生的可能性。

參考文獻(xiàn)

[1] 滕磊軍，成清校，施曉麗.低溫球閥球體測量技術(shù)研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012（1）：150-153.

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