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(duì)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(cè)、維修、安全等。為此對(duì)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(duì)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��，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(duì)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(duì)低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。通常通過衡量能量消耗是否合理對(duì)低溫閥門的技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)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(jí)。
密封面表面光潔度對(duì)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(duì)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(duì)密封性能的影響比金屬對(duì)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(duì)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(duì)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。