LNG接收站普遍采用超低溫球閥，超低溫球閥的數(shù)量占整個(gè)LNG接收站閥門數(shù)量的80%，在使用中存在超低溫球閥內(nèi)漏的現(xiàn)象。本文基于低溫閥門的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及閥門密封性能的基本理論，對影響超低溫球閥密封的要素進(jìn)行了分析。
由于工況溫度很低，使超低溫閥門的設(shè)計(jì)與制造面臨一系列的技術(shù)困難，例如，材料的選擇、低溫密封、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、固溶處理、深冷處理、絕熱、質(zhì)量檢測、維修、安全等。為此對于低溫閥門的設(shè)計(jì)有著一系列嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，國際上主要采用標(biāo)準(zhǔn)BS6364《低溫閥門》和MSSSP134《對低溫閥門及其閥體閥蓋加長體的要求》，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)較全面地規(guī)定了低溫閥門設(shè)計(jì)和制造的要點(diǎn)和規(guī)則。標(biāo)準(zhǔn)JB/T7749《低溫閥門技術(shù)條件》是根據(jù)《低溫閥門》轉(zhuǎn)化而成。
在設(shè)計(jì)低溫閥門時(shí)，除了應(yīng)遵循一般閥門的設(shè)計(jì)原則外，應(yīng)根據(jù)使用的條件，遵循低溫閥設(shè)計(jì)的特殊要求：
1、閥門不應(yīng)成為低溫系統(tǒng)的一個(gè)顯著熱源。這是因?yàn)闊崃康牧魅氤�降低熱效率外，如流入過多，還會(huì)使內(nèi)部流體急速蒸發(fā)，產(chǎn)生異常升壓，造成危險(xiǎn)。
2、低溫介質(zhì)不應(yīng)對手輪操作及填料密封性能產(chǎn)生有害的影響。
3、直接與低溫介質(zhì)接觸的閥門組合件應(yīng)具有防爆和防火結(jié)構(gòu)。
4、在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結(jié)構(gòu)措施以防止摩擦件擦傷。
在低溫閥門設(shè)計(jì)過程中，除了考慮低溫閥門的流通能力等一般性要求外，還需要考慮一些其他指標(biāo)，以便更好地對低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評價(jià)。通常通過衡量能量消耗是否合理對低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評價(jià)。低溫閥門與通用閥門的工作環(huán)境有很大的區(qū)別，在低溫閥門設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)等過程中除了要遵守閥門設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)的一般規(guī)則外，還應(yīng)當(dāng)注意低溫閥門所處的環(huán)境而進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
密封要素：盡管球閥結(jié)構(gòu)簡單，但是由于其為介質(zhì)壓力自密封閥門，加之球體的特殊結(jié)構(gòu)，因此影響球閥最后是否密封的要素許多。
密封副質(zhì)量：球閥密封副的質(zhì)量主要表現(xiàn)為球體的圓度和球體與閥座密封面的表面粗糙度。球體的圓度影響球體與閥座的吻合度。如果吻合度高，則增加流體沿密封面運(yùn)動(dòng)的阻力，從而提高密封性。一般要求球體的圓度為9級。
密封面表面光潔度對密封的影響很大。當(dāng)光潔度低、比壓小時(shí)，滲漏量增加。而當(dāng)比壓大時(shí)，光潔度對滲漏量的影響顯著減小，這是因?yàn)槊芊饷嫔系奈⒂^鋸齒狀尖峰被壓平了，軟密封面的光潔度對密封性能的影響比金屬對金屬的剛性密封小許多。根據(jù)只有當(dāng)密封副之間的間隙小于流體分子直徑時(shí)才能保證流體不泄漏的觀點(diǎn)，可以認(rèn)為，防止流體滲漏的間隙必須小于0.003μm但是，即使經(jīng)過仔細(xì)研磨的金屬表面凸峰高度仍然超過0.1μm，即比水分子直徑還要大30倍。由此可見，只依靠提高密封面光潔度的方法來提高密封性，事實(shí)上是難以做到的。密封副質(zhì)量除了影響密封性外，還直接影響球閥的使用壽命，因此，制造時(shí)必須提高密封副質(zhì)量。
密封比壓: 密封比壓是指作用于密封面單位面積上的壓力。密封比壓是由閥前與閥后壓力差及外加密封力所產(chǎn)生的。比壓的大小直接影響球閥的密封性、可靠性及使用壽命。滲漏量與壓力差成反比。試驗(yàn)證明，在其他條件相同的情況下，滲漏量與壓差的平方成反比，因此，滲漏量會(huì)隨著壓差的增長而減少。而壓差是決定密封比壓的重要因素，因此密封比壓對于超低溫球閥密封性能至關(guān)重要。施加在球體上的密封比壓也不能過大，過大是有利于密封，但會(huì)增加閥門操作轉(zhuǎn)矩，因此合理的選擇密封比壓，是保證超低溫球閥密封的前提。
針對現(xiàn)有LNG接收站超低溫球閥普遍存在的現(xiàn)象，基于低溫閥門設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及低溫球閥密封的基本理論，從密封副質(zhì)量、密封比壓、流體物理性質(zhì)及密封副的結(jié)構(gòu)和尺寸等影響超低溫球閥密封的要素進(jìn)行分析。影響超低溫球閥的密封要素還有良多，諸如低溫球閥球體的剛度及裝配時(shí)球心是否和閥座密封面同心等等。密封比壓及密封副的結(jié)構(gòu)和尺寸是影響超低溫球閥密封的重要要素，因此在設(shè)計(jì)出產(chǎn)低溫球閥時(shí)應(yīng)予以充分正視。