lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验-亚博安卓

 lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验

为解决中现有超低温硬密封球阀密封性能差，工作中容易失效泄漏的问题，本实用新型提供一种超低温硬密封球阀。本实用新型的技术方案是:一种超低温硬密封球阀，包括支架、阀体、阀盖、球体、填料函和填料压盖，所述的阀盖与阀体配合形成介质通道，所述的球体设于介质通道内，所述的支架上设有执行机构，所述的执行机构上连接有阀杆，所述的阀杆依次穿过支架、填料压盖、填料函、阀盖与球体联动连接，所述的阀体内设有阀座组件，所述的阀座组件包括弹簧座、密封件、第二密封件和与球体相密封的金属阀座，所述的弹簧座内设有导向槽，所述的导向槽内设有弹簧，所述的弹簧一端与阀体相抵，另一端通过弹簧座与金属阀座相抵。

液化天然气（lng）作为一种清洁燃料，已成为城市管道供气、分布式能源系统、汽车及飞机等交通工具的主要能源之一。lng是天然气在经净化及超低温状态下（-162℃、一个大气压）冷却液化的产物。液化后的天然气体积约为天然气体积的1/600（0℃、1个大气压时）。lng无色无味，主要成分为甲烷，很少有其他杂质。其液体密度约426kg/m3，此时气体密度约1.5kg/m3。爆炸极限为5%～15%（体积%），燃点为450℃。天然气液化、运输、储存和汽化等工艺配套设备的建设，给超低温阀门的发展带来了契机。lng接收站主要的截断阀类有超低温球阀、超低温闸阀、超低温截止阀和超低温蝶阀，其中超低温球阀用量较多。

1  lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验结构特点

1.1 阀体

超低温固定球球阀为全通径（图1）结构，阀门在全开启位置时无阻挡，内部通径符合api6d的规定。阀体为一体式结构，相对于二片式或三片式阀体，减少了泄漏点。阀门为顶装式结构，可实现在线更换内部密封件，公称直径≥nps2的超低温球阀设计为固定球。

1.2 阀盖

采用加长阀盖，其目的在于能起保护填料函的功能。保证填料函部位的温度在0℃以上，使填料可以正常工作。加长阀盖的设计主要是颈部长度的设计，其与材料的导热系数、导热面积及表面散热系数、散热面积等因素有关，计算比较繁琐，一般由实验法求得或采用相关标准。具体数据，可以按表1确定。

1.3 滴盘

加长阀盖设置有滴盘，可以防止冷凝水流入保温层。滴盘的位置同时标明了低温球阀进行现场保温材料的较高位置。在阀盖上钻一连通孔，使加长段空腔与阀门中腔连通，确保不会使加长段空腔产生异常升压。

1.4 自泄压

中腔异常升压的泄放通过自泄压阀座来实现，中腔自泄压方向为上游管道。

1. 5 阀杆密封

阀杆处密封为低泄漏、低维护的结构。根据具体尺寸设计成二道或多道密封，使阀杆处密封等级满足iso15848-2的b级要求，还可防止水压试验时有水进入到柔性石墨填料内，耐久等级满足iso15848-1的c01级。在填料压板螺栓连接处设置有碟形弹簧，进行过载荷补偿，避免了温度交变下的活动载荷的影响。在阀杆与球体结合部以及阀杆与阀盖接触处有防静电装置（钢球和弹簧），防止静电在球体上积聚。在12v直流电下测试，球体与阀盖及阀杆与阀盖之间的电阻值不超过10ω。超低温固定球球阀还应设计满足api6fa或api607标准的安全防火结构。

1.6 阀座密封

在超低温状态下，阀座与阀体配合处的密封采用唇式密封圈（图2）是较合适的选择。唇式密封圈本身精度要求高，同时对配合金属零件的精度和表面光洁度要求也较高。阀座密封圈材料采用超低温性能优异的pctfe（kel-f），其性能参数见表2。
1.7 驱动机构

阀门在阀杆与垂线成30°夹角时，能够正常操作。手动球阀（包括采用执行器、齿轮驱动装置）均应设置锁定装置，使超低温球阀可以在全开启或全关闭的位置都能够被锁定。执行机构可在线更换维修，亦能在结冰的条件下操作。

2 lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验主体材料检验

（1）材料的检验与试验应符合相应en10204及astm标准的要求。

（2）对于阀体、阀盖、阀杆、球体及阀座密封圈，每批（指同批号、同材质、同规格、同炉号和同热处理条件）材料至少抽验一次化学成分和力学性能试验，试验结果应符合astm标准的要求。

（3）所有低温阀门的锻造材料和铸造材料应逐件按msssp-55进行外观检查（vt），对于铸件热裂和裂纹缺陷不允许出现，对于锻件不允许存在发纹、裂纹、夹层及折叠等缺陷。其余缺陷合格标准不应低于msssp-55中的b级要求。

（4）铸造承压部件材料、对焊端部及与之进行焊接的过渡管段的所有焊缝应按照asmeb16.34的要求进行射线检测。验收标准参见astme446、e186或e280，asme锅炉及压力容器规范secv卷第五章并应满足上述规范中a类、b类以及c类不连续性（缺陷）严重等级2的要求。不允许存在d、e、f以及g类缺陷。

（5）对低温球阀的球体密封面、对焊端坡口的外表面，应进行液体渗透检测，检测按astme165标准进行，这些部位的液体渗透检验应无缺陷。

（6）锻造承压部件材料（包括阀杆）应进行超声波检验，检验按astma388标准进行。不得有任何深度达到5%壁厚的缺陷存在。

（7）阀门的缺陷清除以及补焊修复应按照asmeb16.34第8.4节的规定。其中锻制承压部件不允许补焊修复。

（8）阀门的主要受压元件（阀体、阀盖、球体）材料应进行-196℃低温冲击试验。试验方法按astma370的规定。

（9）评定阀体对焊端和短管的焊缝-196℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应按照asmeb31.3标准要求，进行-196℃夏比v型冲击试验，标准试样测试可以接受的较小横向膨胀值为0.38mm。

（10）在超低温工作温度下，为保持材料的组织结构稳定，防止材料相变而引起体积变化，并降低机械加工对零件变形的影响。对超低温阀门，其和介质接触的主要零部件均须进行深冷处理。将阀体、阀盖、球体、阀座和阀杆等零件在粗加工后、精加工前浸放在液氮箱中进行冷却，当零件温度达到-196℃时，开始保温1～2h，然后取出箱外自然处理到常温，重复循环2次。零件在焊接后也应进行深冷处理以消除应力和变形。

3 lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验阀门的检查和试验

（1）对每个球阀要进行尺寸检验，端部尺寸和偏差应符合asmeb16.10、asmeb16.5、asmeb16.25标准的要求。

（2）所有低温球阀在装配完成后，应进行常温压力试验。按api598标准进行检验，包括①壳体水压试验。②高压密封试验。③低压密封试验。④阀腔的泄放试验。

（3）常温动作性能试验中，手动和带驱动装置的球阀应当在球阀整机装配后至少进行5次完整带压启闭循环操作。带驱动装置的球阀进行压力试验时必须整机带压操作球阀。

（4）奥氏体不锈钢材质的超低温球阀其压力试验有特殊要求。①压力试验用水中的氯离子含量应低于0.03%。②压力试验完成后，试验用水应立即排净。球阀应彻底除水、除油脱脂处理。

（5）按iso15848-2标准对阀杆和阀体密封件处进行逸散性泄漏检测。

（6）按api6d附录b.5的规定进行防静电试验。

（7）球阀低温试验在常温试验合格后进行，应按bs6364标准以同尺寸/类型/炉号和材料的球阀组成一批做低温性能试验，按10%比例进行抽检，抽检比例较少为一件。低温试验的温度为-196℃。执行低温试验前，阀门必需干燥，防止低温试验时未干的水固化，影响密封。阀门放入冷却介质中后，应通以0.2mpa的氦气，使阀门里的湿气排除。阀门冷却过程应有合理的热电偶布置，对阀门的关键部位进行温度监控，确保阀门充分冷却、温度均匀后才能开始试验。超低温试验一般采用液氮进行冷却，用氦气进行阀门泄漏测试。阀座密封试验时，需采用分段式增压。应保证低温试验后阀门自然回温，回温过程应防止潮气进入阀门。低温试验的允许泄漏率见表3。

4 lng液化天然气低温深冷球阀出厂试验结语

随着天然气资源以其丰富的蕴藏量的开发和应用，lng输送很好的解决了管道天然气（png）无法到达的城市天然气的使用，其发展迅速，优势明显，将会迎来一个广阔的发展空间。在建和规划建设的lng接收站将较终构成一个沿海lng接收站和输送管网。随着市场的放开及国家重大工业装置/设备国产化政策及关键技术的突破，超低温阀门的市场需求正逐年上升。通过合理的结构设计、强度计算、材料的检验、深冷处理，以及低温性能试验，可以使超低温固定球球阀在功能、安全性及可靠性等方面满足lng工况的要求。本实用新型的有益效果是，金属阀座使得阀座与球体密封为硬密封，工作中不容易磨损，使用寿命长，而且阀座与球体的密封面即使有磨损，弹簧的设置使得弹簧仍能顶压金属阀座，使得阀座与球体可靠密封，设置了密封件和第二密封件使得产品密封性能更好，避免产品的泄露，导向槽的设置使得弹簧座、金属阀座运动可靠，不会影响产品密封性能。本实用新型还具有结构简单、装配方便、使用寿命长、密封可靠等优点。各位技术人员须知:虽然本实用新型已按照上述做了描述，但是本实用新型的发明思想并不仅限于此实用新型，任何运用本发明思想的改装。

一种超低温硬密封球阀。解决了现有超低温硬密封球阀密封性能差，工作中容易失效泄漏的问题。它包括支架、阀体、阀盖、球体、填料函和填料压盖，所述的阀盖与阀体配合形成介质通道，所述的球体设于介质通道内，所述的支架上设有执行机构，所述的执行机构上连接有阀杆，所述的阀杆依次穿过支架、填料压盖、填料函、阀盖与球体联动连接，所述的阀体内设有阀座组件，所述的阀座组件包括弹簧座、密封件、第二密封件和与球体相密封的金属阀座，所述的弹簧座内设有导向槽，所述的导向槽内设有弹簧，所述的弹簧一端与阀体相抵，另一端通过弹簧座与金属阀座相抵。本实用新型还具有结构简单、装配方便、使用寿命长、密封可靠等优点。