有关超低温球阀密封性的探讨

华军　姜铭

摘 要：随着经济的快速发展，石油和煤炭等固体能源不断减少，价格不断攀高，而且对环境也有着极大的负面影响，从而环保、高效的天然气开始被人们大量使用。为了方便运输和使用，需将天然气液化压缩，而超低温球阀是其关键的配套设备，它的性能受到了大家的关注。该研究主要对超低温球阀的概念进行了阐述，并分析了当前国内外超低温球阀密封性的研究现状，提出了超低温球阀的密封性的必要性。

关键词：超低温球阀 密封性 设计展望

中图分类号：V441 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0078-01

对于气体液化后的容器来说，最重要的是保证其密封性良好，才能减少危险事故的发生和让气体燃料得到广泛使用。该研究简述了超低温球阀的概念，分析当前国内外现状，提出研究密封性的必要性，希望能为研究者们提供一些建议。

1 超低温球阀

为了方便的运输和使用天然气等燃料气体，超低温球阀是其关键的配套设备，能将天然气液化等燃料气体压缩，进而降低了气体燃料危险事故发生的可能性。超低温球阀的设计和选用主要考虑流通介质、安装方式、流量特性、压降、流通能力、工作寿命等多方面因素。主要通过非金属和金属组成软密封结构，实现彻底密封，阀体内通道平滑，无阻碍，便于输送流体或气体。在所有阀门中，球阀的流阻最小。因此，在石化行业中对低温球阀门的应用比较多，这就对超低温球阀密封性提出了非常高的要求。

1.1 超低温球阀的一些应用

超低温球阀因其具有密封性好、可靠性高、流体阻力小、阀体内通道平整、寿命长、开关迅速等优点，目前已经被广泛应用于石油、化工、钢铁、采矿、造纸、医药、装药、涂料以及食品等众多与生活实际相关联的领域中。但是超低温球阀目前主要应用于液化石油气、液化天然气等易燃易爆、易发生气体膨胀的液化石油产品中。此外，超低温球阀在航空、航天等领域具有重要用途和发展前景。

1.2 国内外发展现状

随着现代科学技术以及化工业的快速发展，阀门在耐低温方面的应用越来越广泛，目前国内外对于超低温球阀的研究工作也在不断的前进着，以满足现代工业化的快速发展。现阶段，已经研究处的超低温球阀种类有很多，其本质区别在于球阀各自所采用的密封材料不同，或者密封方式不同。目前，主要应用的超低温球阀主要采用非金属与金属结合的方式使阀座与球形关闭件表面配合更好。不仅具有很好的流量控制特性，还能避免出现停滞和卡死现象的发生。目前阀最主要的阀座密封材料就是聚四氟乙烯，这种密封材料具有适用温度范围广、性能稳定、不易老化、密封性能优良且摩擦系数小的特点，能够满足在低温、低压条件下对于密封性的保证。但是，随着应用的范围越来越广，不足之处也开始逐渐显露出来，例如当密封材料变硬时，密封的可靠性就受到破坏。因此，超低温球阀密封性研究还有待进一步加强和完善。

2 密封性研究的必要性

近年来，随着现代科学技术以及化工业的快速发展，阀门在耐低温方面的应用越来越广泛，这也对球阀低温密封性能的要求越来越高。密封性作为球阀在给定的温度范围内可靠地工作的关键因素，对于气体燃料的安全系数具有重要保障。目前，随着低温球阀在液化天然气安全控制、海洋石油平台以及长输管线物料输送等方面的广泛应用，现有的技术已经不能满足需求。例如，目前在液化天然气领域，最低温度要求达到-163°C，而在液态氮应用领域最低温度要求达到-196°C，这就低温球阀提出了更高的要求，而现有的低温球阀技术在材料和密封结构上都会随着温度的降低而会出现内漏现象，已经不能保证将安全系数控制在可控的范围内，从而增加的危险事故的发生概率。因此，要实现低温球阀在低温状态可靠性和密封性，不仅要在设计结构方面入手，还应该选择耐用、安全系数高的材料，并且加大实验测试力度。

3 展望

未来，随着国内市场的放开、国家重大工业设备的突破和装置关键技术的突破，超低温球阀门的市场需求正逐年上升，超低温球阀因其使用环境和使用介质的特殊性将会在结构设计与材料选用上有着更加显著突出的不同特点。首先，在超低温球阀的主件设计方面，其气密性能在低温环境下会越来越好、低温条件下所需要的冲击韧性和相对延伸率等机械性能将会越来越高、低温介质防爆性以及低温条件下的耐磨性和耐蚀性将得到更深层次的提升。其次，在材料选择上，材料必须有足够的低温冲击强度，以避免发生完全损坏或者断现象。再次，在绝热层的设计上，应该在超低温球阀壳体外设计多层绝热层，从而阻止工作介质与外界的热交换，进而防止发动机不能正常工作等类似问题的发生，增强可靠性设计。

4 结语

随着液化天然气的应用越来越广泛，以及国内市场的放开、国家重大工业设备的突破和装置关键技术的突破，超低温球阀门的市场需求正逐年上升，因此，对其安全性能的要求也会越来越高，对超低温球阀结构设计还会不断地提出更高的要求。这就要求在未来超低温球阀的设计过程中对材料的检验、低温性能试验、结构设计等多方面进行更紧的设计以满足超低温球阀对密封性的要求。这样才能保证系统的安全运行、满足超低温固定球球阀在功能、及可靠性、安全性等方面满足工况的要求。同时还能减少对环境的污染和危害以及对人身的伤害，降低危险事故发生的可能性。

参考文献

[1] 滕磊军，成清校，施晓丽.低温球阀球体测量技术研究[J].机电产品开发与创新，2012（1）：150-153.

[2] 王付军，于国良.液化天然气用超低温固定球球阀的设计[J].阀门，2014（1）：1-3.