上海申弘阀门有限公司
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石油化工美标法兰式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。
1、石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀门的设计要求
根据使用条件，低温阀的设计有下列要求：美标低温截止阀的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿流体的中心线作直线运动。阀杆的运动形式，有升降杆式（阀杆升降，手轮不升降），也有升降旋转杆式（手轮与阀杆一起旋转升降，螺母设在阀体上）。
美标低温截止阀只适用于全开和全关，不允许作调节和节流。
美标低温截止阀,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。
适用温度：-45～-197
适用介质：液氯、液氨
柔性石墨填料使用温度范围为200～870℃。
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求特点：
1、产品的设计制造符合美国国家标准ANSI B16.34，英国BS1873等标准要求
2、阀体外型为桶形或流线形，造型美观，流道形状为直通式，流体阻力小。
3、关闭件（阀瓣）与阀座密封面采用锥面密封，关闭力小，耐冲刷，密封可靠。
4、阀座可为更换式阀座，可任意组合与关闭件密封面材料的配对，以满足工况要求，延长使用寿命。
5、大口径、高压力截止阀根据关闭力的需要阀杆的传动方式采用升降式，并配有滚动轴承式采用撞击式手轮以减轻关闭力。
6、主体材料，内件材料、填料、垫片、紧固件的材料可按用户要求或实际工况条件合理组合。
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、石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀的材料选用
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℃，低温最高使用压力3MPa时，采用长纤维白石棉的石棉橡胶板。使用温度为-200℃，最高使用压力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、石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀门的特殊结构
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?；ぬ盍虾墓δ堋Ｒ蛭盍虾拿芊庑允堑臀路У墓丶弧８么θ缬行孤?。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，所以最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。
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求执行标准
设计与制造 | 结构长度 | 法兰尺寸 | 对焊连接尺寸 | 压力-温度 | 试验-检验 |
ASNI BI634、BSI873 | ANSIB16.10 | ANSIBI6.5 | ANSIB16.25 | ANSIB16.34 | API598 |
压力测试
公称压力（Lb） | 强度试验 | 水密封试验 | 气密封试验 | |||
MPa | Lbf/in2 | MPa | Lbf/in2 | MPa | Lbf/in2 | |
150 | 3.1 | 450 | 2.2 | 315 | 0.5-0.7 | 60-100 |
300 | 7.8 | 1125 | 5.6 | 815 | ||
600 | 15.3 | 2225 | 11.2 | 1630 | ||
900 | 23.1 | 3350 | 16.8 | 2440 | ||
1500 | 38.4 | 5575 | 28.1 | 4080 | ||
2500 | 64.6 | 9367 | 47.4 | 6873 | ||
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求零部件材料
体、盖、瓣 | 阀杆 | 密封面 | 垫片（环） | 填料 | 工作温度 | 适用介质 |
WCB | 2Cr13 | 13Cr | 增强柔性石墨 | 柔性石墨 | ≤425 | 水、蒸汽、油品 |
WC1 | 38CrMoAI | ≤450 | ||||
WC6 | ≤540 | |||||
WC9 | ≤570 | |||||
C5C12 | ≤540 | |||||
CF8 | F304 | ≤600 | 硝酸、醋酸、尿素 | |||
CF3 | F316 | |||||
CF8M | F304L | |||||
CF3M | F316L |
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求150LB外形连接尺寸
磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
150Lb | 1/2m | mm | 108 | 89 | 60.5 | 35 | 12 | 4-15 | 125 | 169 |
in | 4.25 | 3.5 | 2.38 | 1.38 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 6.65 | ||
3/4m | mm | 117 | 98 | 70 | 43 | 12 | 4-15 | 125 | 180 | |
in | 4.61 | 3.86 | 2.76 | 1.69 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 7.08 | ||
1m | mm | 127 | 108 | 79.5 | 51 | 12 | 4-15 | 125 | 190 | |
in | 5 | 4.25 | 3.13 | 2 | 0.47 | 4-0.59 | 4.92 | 7.48 | ||
1 1/2m | mm | 165 | 127 | 98.5 | 73 | 14.3 | 4-16 | 180 | 347 | |
in | 6.5 | 5 | 3.88 | 2.87 | 0.56 | 4-0.62 | 7.09 | 13.66 | ||
2m | mm | 203 | 152 | 120.5 | 92 | 15.9 | 4-19 | 180 | 356 | |
in | 8.00 | 6.00 | 4.75 | 3.62 | 0.625 | 4-0.75 | 7.09 | 14 | ||
2 1/2m | mm | 216 | 178 | 139.5 | 105 | 17.5 | 4-19 | 240 | 381 | |
in | 8.5 | 7 | 5.50 | 4.12 | 0.69 | 4-0.75 | 9.45 | 15.00 | ||
3m | mm | 241 | 190 | 152.4 | 127 | 19.1 | 4-19 | 280 | 13 | |
in | 9.5 | 7.50 | 6 | 5 | 0.75 | 4-0.75 | 11.02 | 16.25 | ||
4m | mm | 292 | 229 | 190.5 | 157 | 24 | 8-19 | 280 | 500 | |
in | 11.50 | 9.00 | 7.5 | 6.19 | 0.94 | 8-0.75 | 11.02 | 19.68 | ||
6m | mm | 406 | 279 | 241.5 | 216 | 25.4 | 8-22 | 360 | 656 | |
in | 16 | 11.0 | 9.50 | 8.5 | 1.00 | 8-0.88 | 14.17 | 22.25 | ||
8m | mm | 495 | 343 | 298.5 | 270 | 29 | 8-22 | 450 | 660 | |
in | 19.5 | 13.5 | 11.75 | 10.62 | 1.12 | 8-0.88 | 17.75 | 26.00 | ||
300LB外形连接尺寸
磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
300Lb | 1/2m | mm | 152 | 95 | 66.5 | 35 | 15 | 4-15 | 125 | 190 |
in | 5.98 | 3.74 | 2.62 | 1.38 | 0,95 | 4-0.59 | 4.92 | 7.48 | ||
3/4m | mm | 178 | 117 | 82.5 | 43 | 16 | 4-19 | 125 | 212 | |
in | 7 | 4.61 | 3.25 | 1.69 | 0.62 | 4-0.75 | 4.92 | 8.35 | ||
1m | mm | 203 | 124 | 89 | 51 | 18 | 4-19 | 160 | 231 | |
in | 8 | 4.9 | 3.50 | 2 | 0.71 | 4-0.75 | 6.2 | 9.1 | ||
1 1/2m | mm | 229 | 156 | 114.5 | 73 | 20.7 | 4-22 | 200 | 391 | |
in | 9 | 6.12 | 4.51 | 2.87 | 0.81 | 4-0.87 | 8 | 15.43 | ||
2m | mm | 267 | 165 | 127 | 92 | 22 | 8-19 | 200 | 406 | |
in | 10.5 | 6.5 | 5 | 3.62 | 0.88 | 8-0.75 | 7.87 | 16.00 | ||
2 1/2m | mm | 292 | 190 | 149 | 105 | 25 | 8-22 | 240 | 457 | |
in | 11.5 | 7.50 | 5.88 | 4.12 | 1.00 | 8-0.88 | 9.45 | 18.00 | ||
3m | mm | 318 | 210 | 168.5 | 127 | 29 | 8-22 | 280 | 470 | |
in | 12.50 | 8.25 | 6.62 | 5 | 1.12 | 8-0.88 | 11.02 | 18.50 | ||
4m | mm | 356 | 254 | 200 | 157 | 32 | 8-22 | 320 | 590 | |
in | 14.00 | 10.00 | 7.88 | 6.19 | 1.25 | 8-0.88 | 11.60 | 23.23 | ||
6m | mm | 444 | 318 | 270 | 216 | 37 | 12-22 | 500 | 711 | |
in | 17.50 | 12.50 | 10.62 | 8.5 | 1.44 | 12-0.88 | 19.68 | 28.00 | ||
8m | mm | 559 | 381 | 330 | 270 | 41 | 12-25 | 500 | 750 | |
in | 22.0 | 15 | 13.00 | 10.62 | 1.62 | 12-100 | 19.68 | 29.50 | ||
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求600LB外形连接尺寸
磅级 | 规格 | L | D | D1 | D2 | B | N-?D | D0 | H | |
600Lb | 1/2m | mm | 165 | 95 | 66.5 | 35 | 15 | 4-15 | 160 | 285 |
in | 6.5 | 3.74 | 2.62 | 1.38 | 0,95 | 4-0.59 | 6.2 | 11.22 | ||
3/4m | mm | 190 | 117.5 | 82.5 | 43 | 16 | 4-19 | 160 | 285 | |
in | 7.48 | 4.61 | 3.25 | 1.69 | 0.62 | 4-0.75 | 6.2 | 11.22 | ||
1m | mm | 216 | 124 | 89 | 51 | 18 | 4-19 | 160 | 313 | |
in | 8.5 | 4.9 | 3.50 | 2 | 0.71 | 4-0.75 | 6.2 | 12.32 | ||
1 1/2m | mm | 241 | 156 | 114.5 | 73 | 23 | 4-22 | 240 | 365 | |
in | 9.5 | 6.12 | 4.51 | 2.87 | 0.91 | 4-0.87 | 9.45 | 14.17 | ||
2m | mm | 292 | 165 | 127 | 92 | 25 | 8-19 | 240 | 444 | |
in | 11.50 | 6.5 | 5 | 3.62 | 1.00 | 8-0.75 | 9.45 | 17.50 | ||
2 1/2m | mm | 330 | 190 | 149 | 105 | 29 | 8-22 | 240 | 483 | |
in | 13 | 7.50 | 5.88 | 4.12 | 1.12 | 8-0.88 | 9.45 | 19 | ||
3m | mm | 356 | 210 | 168 | 127 | 32 | 8-22 | 280 | 533 | |
in | 14.00 | 8.25 | 6.62 | 5 | 1.25 | 8-0.88 | 11.02 | 21 | ||
4m | mm | 4.06 | 273 | 216 | 157 | 38.1 | 8-25 | 360 | 622 | |
in | 16.00 | 10.75 | 8.5 | 6.19 | 1.5 | 8-1.00 | 14.17 | 24.50 | ||
6m | mm | 495 | 356 | 292 | 216 | 47.7 | 12-29 | 500 | 800 | |
in | 19.50 | 14 | 11.5 | 8.5 | 1.88 | 12-1.14 | 19.68 | 31.50 | ||
8m | mm | 597 | 419 | 349 | 270 | 55.6 | 12-32 | 550 | 927 | |
in | 23.50 | 16.5 | 13.75 | 10.62 | 2.19 | 12-1.25 | ||||
4、石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀的安装要求
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。
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀门的安装要求
因为低温阀门的特殊结构，低温阀门的安装亦有其特殊要求。因为低温阀门的长颈阀盖结构特点，低温阀门在安装时阀杆阀杆方向必须在垂直向上的 45 度角范围内，且应尽量避免安装在垂直管线上。否则低温介质将充满阀盖的加长部分，造成阀门填料失效，并会将冷量传给阀门手柄，给操作人员带来人身伤害。对于有泄压结构的低温阀门，在安装阀门时，要特别注意阀门泄压方向的要求。阀门泄压的方向应在工艺流程图上标出，并体现在管道轴测图中（这点极其重要，极其重要，极其重要），若是有必要设置泄压孔而没有设置，阀门关闭后，阀腔内的液体受热气化，极易造成阀体爆裂。而泄压的方向装错，则可能将可燃或有毒工艺介质，泄向操作检修侧，造成人员伤亡事故！
低温阀门制造
对所生产的低温阀门制定了严格的制造工艺和采用专用设备，对零件的加工进行严格的质量控制。经特殊的低温处理，将粗加工的零件置于冷却介质中数小时（2-6小时），以释放应力，确保材料的低温性能，保证精加工尺寸，以防阀门在低温工况时，因温度变化造成变形而导致的泄漏。阀门的装配与普通阀门也不同，零件需经过严格的清洗，除去任何油污，以保证使用性能。
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求低温阀门检验
低温阀门除常温和低温试验外 , 还应进行如下检验
1,超低温阀门的主要零件都应进行深冷处理
2, 主要零件及焊缝都应做低温冲击试验 , 以保证阀门在低温工况时不脆裂 ;
3, 阀门必须进行常温试验 , 先进行1.5 倍公称压力水压强度试验 ,再进行 1.1 倍公称压力密封试验 ;
4, 水压试验后阀门必须清除水分 , 无油脂 , 并保持干燥 ;
5, 每批低温阀门都应按一定的比例抽样进行低温试验 , 低温试验必须在经 1.5 倍的水压强度试验之后进行 ;
6 ,阀门低温试验后，应防止空气进入阀门中；
7, 阀门低温试验后 , 应自然升温或用风扇吹风 ,严禁用加热等方法加速阀门升温；
8 ,阀门低温试验自然升温后 , 将阀门紧固件再次上紧；
9, 阀门入库时 , 一定要检查阀门开关 , 确保阀门处于合理状态 ;
10,阀门储存和运输过程中 , 应注意不锈钢类与碳钢类阀门分开 , 且做好防尘、 防水 、防油和防碰伤 ;
11 ,阀门的流向 、 泄压方向和铭牌等 ,应按照设计单位要求进行检査。
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。
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。
石油化工美标法兰式低温截止阀设计要求其次，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。
5、石油化工美标法兰式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。
