DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求

　　在目前的大中型乙烯装置中，裂解气中氢气、甲烷等组分的分离多采用深冷分离；在煤制甲醇净化装置中也主要用到深冷分离技术。为满足这一要求，低温阀门被广泛应用，只有了解低温阀的设计要求和特殊结构，在选用和安装的过程中才不会出现问题。低温阀门，特别是温阀门，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。低温焊接截止适用于低温液体贮运设备的管理系统，具有开关灵活、密封可靠的特点，也可用于其他低温和深冷介质的管理系统。此类型专用截止阀门主要用于液氧（液氮、液氩）等低温液态介质系统上，具有开关灵活、密封可靠、耐压等特点。长轴低温截止阀由阀体，阀瓣，阀杆，阀盖，手轮，密封件组成，阀盖采用加长颈结构；其特征是填料密封函采用上填料和下填料组成双重压紧密封结构，介质流道方向采用低进高出，阀体进口通道在阀座密封面的下方，阀体出口通道在阀座密封面的上方。永龙阀门建议低温截止阀在系统首次预冷后请检查螺栓螺母及填料压帽等紧固件的锁紧状况，如出现微量泄漏，系由材料遇冷收缩而引起的，将紧固件在冷态下紧固即可。产品适用范围：气体液化、液氧、液态烃和液化天然气、液氮、LNG系统。

长轴低温截止阀工作原理
长轴低温截止阀的工作原理是靠旋转阀恋来使阀门畅通或闭塞。闸阀开关轻便，体积小，可以做成很大口径，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，在各行业得到广泛的应用。长轴低温截止阀的密封副由阀瓣密封面和阀座密封面组成,阀杆带动阀瓣沿阀座的中心线作垂直运动。截止阀启闭过程中 启高度较小,易于流量的调节,且制造维修方便,压力适用范围广。
长轴低温截止阀密封面不易磨损及擦伤,阀门启闭过程中阀瓣与阀座密封面之间无相对滑动,因此对密封面的磨损与擦伤小,所以提高了密封副的使用寿命截止阀在全闭过程中阀瓣行程小,其高度相对较小。截止阀的缺点是,启闭力矩较大且难以实现快速启闭,因阀体内流道比较曲折,流体流动阻力大,造成流体动力在管路中损失较大。

　　1 DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求的设计要求

　　低温焊接截止阀产品优点：
低温焊接截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流使用。

低温焊接截止阀工作原理：
低温焊接截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直。阀杆开启或关闭行程相对较短，并具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。低温截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，因而它的密封面机械磨损较小，由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来，这对于阀门和管线焊接成一体的场合是很适用的。介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化，因此截止阀的流动阻力较高于其它阀门。根据使用条件，低温阀的设计有下列要求：

　　1.1 阀门不应成为低温系统的一个显著热源。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。

　　1.2 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。

　　1.3 直接与低温介质接触的阀门组合件应具有防爆和防火结构。

　　1.4 在低温下工作的阀门组合件无法润滑，所以需要采取结构措施，以防止摩擦件擦伤。

　　2 DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求的材料选用

　　2.1 低温阀主体材料

　　2.1.1 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。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，所以在低温阀门中的使用有一定的限制，仅在低压和小口径阀中选用。除此以外，低温阀门的材料选用还应考虑以下一些因素：

　　1）阀门的*低使用温度；

　　2）金属材料在低温下保持工作条件所需要的力学性能，特别是冲击韧性、相对延伸率及组织稳定性；

　　3）在低温及无油润滑的情况下，具有良好的耐磨性；

　　4）具有良好的耐蚀性；

　　5）采用焊接连接时还需考虑材料的焊接性能。

　　2.1.2 阀体、阀盖、阀座、阀瓣（闸板）材料的选用

　　这些主体零部件材料的选用原则大致是：温度高于-100℃时选用铁素体钢；温度低于-100℃时选用奥氏体钢；低压及小口径阀门可选用铜和铝等材料。设计时根据*低使用温度选择适当的材料。

　　2.1.3 阀杆及紧固件的材料选用

　　温度高于-100℃时，阀杆和螺栓材料采用Ni、，Cr-Mo等合金钢，经适当的热处理，以提高抗拉强度和防止螺纹咬伤等。温度低于-100℃时，采用奥氏体不锈耐酸钢制造。但18-8耐酸钢硬度低，会造成阀杆与填料相互擦伤，致使填料处泄漏。所以，阀杆表面必须镀硬铬（镀层厚0.04-0.06mm），或进行氮化和镀镍磷处理，以提高表面硬度。

　　为防止螺母与螺栓咬死，螺母一般采用Mo钢或Ni钢，同时在螺纹表面涂二硫化钼。

　　2.2 低温阀垫片、填料材料的选用

　　在低温阀门设计中，一方面由结构设计来保证使填料处于接近环境温度下工作，例如，采用长颈阀盖结构，使填料函离低温介质尽量远些，另一方面在选择填料时要考虑填料的低温特性。低温阀中一般采用浸渍聚四氟乙烯的石棉填料。柔性石墨是新近发展起来的一种优良的密封材料。低温阀门也可采用无填料的波纹管密封结构，通常情况下使用多层波纹管。低温阀门用垫片必须在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性。由于垫片材料在低温下会硬化和降低塑性，所以应选择性能变化小的垫片材料。使用温度为-200℃，低温*高使用压力3MPa时，采用长纤维白石棉的石棉橡胶板。使用温度为-200℃，*高使用压力5MPa时，采用耐酸钢带夹石棉缠制而成的缠绕式垫片，或聚四氟乙烯和耐酸钢带绕制而成的缠绕式垫片。柔性石墨与耐酸钢绕制而成的缠绕式垫片用于-200℃的低温阀门上比较理想。

　　3 DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求的特殊结构

　　低温阀门主要有闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀等型式，其主要结构与一般阀门大致相同。

　　3.1 阀体

　　阀体应能充分承受温度变化而引起的膨胀、收缩。而且阀座部位的结构不会因温度变化而产生变形。

　　3.2 阀盖

　　采用长颈阀盖结构。其目的在于能起保护填料函的功能。因为填料函的密封性是低温阀的关键之一。该处如有泄漏。将降低保冷效果，导致液化气体气化。这是因为在低温状态下随着温度的降低，填料弹性逐渐消失，防漏性能随之下降，由于介质渗漏造成填料与阀杆处结冰，影响阀杆正常操作，同时也会因阀杆上下移动而将填料划伤，引起严重泄漏。所以低温阀门必须采用长颈阀盖结构形式。此外，长颈结构还便于缠绕保冷材料，防止冷能损失。

　　3.3 阀瓣

　　闸阀采用挠性闸板或开式闸板；截止阀的平阀座及针形阀，采用塞子形的阀瓣。这些结构形式不论温度如何变化，均能保持可靠的密封。

　　3.4 阀杆

　　阀杆需镀铬、镀镍磷或经氮化处理，以提高阀杆表面硬度，防止阀杆与填料、填料压套（压盖）相互咬死，损坏密封填料，造成填料函泄漏。

　　3.5 垫片

　　垫片选用要考虑垫片材料的低温性能，如压缩回弹性、预紧力、紧固压力分布以及应力松弛特性等。

　　3.6 填料函及填料

　　填料函不能与低温段直接接触，而设在长颈阀盖顶端，使填料函处于离低温较远的位置，在0℃以上的温度环境下工作。这样，提高了填料函的密封效果。在泄漏时，或当低温流体直接接触填料造成密封效果下降时，可以从填料函中间加入润滑脂形成油封层，降低填料函的压差，作为辅助密封措施。填料函多采用带有中间金属隔离环的二段填料结构。但也有的采用一般阀门填料函结构和阀杆能自紧的二重填料函结构等其他型式。

　　3.7 上密封

　　低温阀都设上密封座结构，上密封面要堆焊钴铬钨硬质合金，精加工后研磨。

　　3.8 阀座、阀瓣（闸板）密封面

　　低温阀的关闭件采用钴铬钨硬质合金堆焊结构。软密封结构由于聚四氟乙烯膨胀系数大，低温变脆，所以仅适用于温度高于-70℃的低温阀，但聚三氟乙烯可用于-162℃的低温阀。

　　3.9 中法兰螺栓

　　3.9.1 螺栓应有足够的强度，这是因为螺栓在反复载荷下工作，常会因疲劳而产生断裂。

　　3.9.2 因螺栓在螺纹根部易引起应力集中，所以*好采用全螺纹结构的螺栓。

　　3.10 预防异常升压的措施

　　阀门关闭后，阀腔内会残留一些液体。随着时间的增加，这些残留在阀腔里的液体会渐渐吸收大气中的热量，回升到常温并重新气化。气化后，其体积激剧膨胀，约增加600倍之多，因而产生极高的压力，并作用于阀体内部。这种情况称为异常升压，这是低温阀门特有的现象。发生异常升压现象时，会使闸板紧压在阀座上，导致闸板不能开启。这时，高压会将中法兰垫片冲出或冲坏填料；也可能引起阀体、阀盖变形，使阀座密封性显著下降；甚至阀盖破裂，造成严重事故。为防止异常升压现象发生，一般低温阀门在结构上采用以下措施：

　　3.10.1 设置泄压孔，又称压力平衡孔或排气孔，即在弹性闸板或双闸板进口侧钻一小孔，作为阀体内腔和进口侧的压力平衡孔。当阀腔压力升高时，气体可以通过小孔排出。这种方法比较简单，目前已被广泛采用。采用泄压孔防止异常升压，在阀体设计时，应有指示流体流向的箭头；安装时，要注意泄压孔的位置，保证泄压孔通向介质进口的一侧，泄压孔开设在闸板上时，更要注意。泄压孔开设的位置视阀门结构而定，有的在阀体上；有的在闸板上。

　　3.10.2 在阀门上设置引出管或安装安全阀以排出异常高压。一般是在阀盖上装一只安全阀。当压力升高到某一定值时，安全阀开启，排放出异常高压，保证阀体安全。也可在阀体下部安装排气阀，将阀体中腔内的残液排尽，以预防异常升压的发生。

　　4 DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求的安装要求

　　了解了低温阀的设计要求及特殊结构，在具体的安装过程中要遵循如下原则：

　　4.1 当流体是液体时，低温阀的阀杆应向上安装，防止阀门关闭后，阀腔内会残留一些液体，液体气化造成异常升压，闸板无法开启。而且低温阀的阀杆较长，安装时应引起重视。

　　4.2 有泄压孔的低温闸阀，应在阀体上标记泄压孔方向，并注意标记不应被保冷层覆盖。见图1。

　　注：“↑”泄压孔方向

　　图1 安全阀、调节阀检修期间泄压孔方向

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求结构特点
1、启闭无摩擦。这一功能完全解决了传统阀门因密封面之间相互摩擦而影响密封的问题。
2、上装式结构。对装在管道上的阀门可直接在线检查与维修，能有效减少装置停车，降低成本。
3、单阀座设计。消除了阀门中腔介质因异常升压而影响使用安全的问题。
4、低扭矩设计。特殊结构设计的阀杆，只需配一个小手把阀门就能轻松启闭。
5、楔形密封结构。阀门是靠阀杆提供的机械力，将球楔压到阀座上而密封，使阀门的密封性不受管线压差变化的影响，在各种工况下密封性能都有可靠保证。
6、密封面的自清洁结构。当球体倾离阀座时，管线中的流体沿球体密封面成360°均匀通过，不仅消除了高速流体对阀座局部的冲刷，也冲走了密封面上的聚积物，达到自清洁的目的。
7、阀门口径DN50以下的阀体、阀盖是模锻件、DN65以上的阀体、阀盖是铸钢件。
8、阀体与阀盖的连接形式各有不同、夹箍销轴式连接、法兰垫片连接和自密封螺纹连接。
9、阀座、阀瓣密封面均采用等离子喷焊或堆焊钴铬钨硬质合金，密封面硬度高、耐磨、抗擦伤、使用寿命长。
10、阀杆材料为渗氮钢、渗氮后的阀杆表面硬度高、耐磨、抗擦伤、同时防腐蚀、使用寿命长。

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求性能规范：

公称通径	DN10mm～150mm
公称压力	PN1.6-6.4MPa
适用介质	液氧、液氮、液氩、液化天然气、液态二氧化碳、液态丙烷等
适用温度	-196℃～+150℃

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求零件材料：

阀体	ZG0Cr18Ni9
阀盖、阀瓣	0Cr18Ni9/H62
阀杆	0Cr18Ni9
填料、密封圈	PTFE

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求外形结构图：

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求连接尺寸：

公称通径 DN(mm)	DJ61F 低温截止阀							重量 (kg)
	尺 寸(mm)
	A	H开	H关	L	D1	D2	D
10	70	258	250	8	10	14.5	65	1.36
15	70	258	250	8	15	18.5	65	1.58
20	90	322	310	8	20	25.5	100	2.22
25	90	322	310	8	25	32.5	100	2.38
32	100	390	370	10	32	38.5	120	4.68
40	100	390	370	10	40	48.5	120	4.8
50	140	483	460	10	50	57.5	160	9.92
65	170	483	460	10	65	76.5	160	12.89
80	200	528	490	15	80	89.5	200	22.51
100	220	540	500	15	100	108.5	240	29.65
150	300	640	580	20	150	159.5	300	53.88

　　5 DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求结论

　　随着石油化工装置越来越大型化，如何降低能耗，节省投资成为一个主要问题。低温阀门在整个装置中占有相当比例且费用较高，那么更好的选择低温阀门，正确的安装低温阀门至关重要。

低温截止阀是一种专门用于低温环境下的阀门，主要用于控制介质的流动。正确的安装和使用低温截止阀可以确保阀门的正常工作，提高设备的可靠性和安全性。下面我们来介绍一下低温截止阀的正确安装和使用方法。

DJ61F石化长轴低温截止阀设计要求

 

首先，在安装低温截止阀之前，需要检查阀门的外观是否完好无损，阀体和阀盖之间的连接是否紧密，阀座密封是否完好。如果发现有任何损坏或缺陷，应及时更换或修复。

其次，在安装低温截止阀时，需要注意以下几点：

1. 阀门应安装在管道上，安装位置应符合设计要求，阀门的开启方向应与介质流动方向一致。

2. 在安装过程中，应避免过度拧紧螺栓，以免损坏阀门的密封性能。

3. 在安装阀门前，应先对管道进行清洁和处理，确保管道内没有杂物和污物，防止影响阀门的正常使用。

4. 安装完成后，应先关闭阀门，然后逐步打开排气阀，将管道内的空气排尽，避免管道内的气泡影响阀门的正常工作。

在使用低温截止阀时，也需要注意以下几点：

1. 定期检查阀门的工作状态，发现问题应及时处理，确保阀门的密封性能。

2. 避免频繁开关阀门，以免损坏阀门的密封面和阀座。

3. 在使用过程中，应注意阀门的温度范围，避免超出其温度范围使用，以免影响阀门的正常工作。

4. 阀门使用结束后，应将阀门关闭，尽量避免介质在管道内停留，以免影响阀门的密封性能。

总的来说，正确安装和使用低温截止阀可以确保阀门的正常工作，提高设备的可靠性和安全性。希望以上内容对您有所帮助。