石油化工装置的低温调节阀应用探讨

低温阀门在国内石油化工行业中通常系介质温度为－40～－196℃的阀门。低温阀门主要用于乙烯装置、液化天然气装置、LNG装置、空分装置以及变压吸附制氧等对于化工厂品生产起决定作用的重要装置上，其重要作用随着石油化工行业的规模不断扩大以及新产品、新工艺的发展愈发得到体现，其性能和可靠性直接影响这些工业成套装置的安全和经济运行。低温阀门因其特殊性，故而其设计、请购及试验检验等方面与普通阀门有明显区别。在请购时只明确规格、型号、材质及结构就满足采购要求的做法是不完善的。因为低温阀门制造厂家为了产品竞争，各自均在低温阀门采购技术附件和低温阀门规格书的规定下，进行不同程度的自主设计，形成了各自的企业标准。因此在低温阀门采购时需要较详尽的提出正确的技术要求，与低温阀门厂家协调取得共识，并编写详细的技术文件。

 编写询价阶段时的低温阀门采购技术文件

    在项目整体请购时接我们收到各个装置（或各个工段）的阀门材料，并进行汇总工作。此时的阀门材料表会包括各种型式、各种材质以及各种规格的阀门。这些阀门大致可以分为普通阀门和特殊阀门。普通阀门比如有：普通金属阀门（含闸阀、截止阀、止回阀等）、普通非金属衬里阀门（含蝶阀、截止阀、止回阀等）、普通非金属阀门等；特殊阀门比如有：高温阀门、低温阀门、耐磨阀门、氧用阀门等。因不同厂家制造的阀门会各有优势品种，在发采购技术附件或技术标书的时候必须分开提出。所以低温阀门通常可以作为一个独立的采购包发出，并需要编写低温阀门采购技术说明书。

低温阀门采用的标准和规定

    低温阀门的标准应包括设计制造标准、试验检验标准、结构长度标准、连接型式标准以及使用材料标准（需要时）等等。比如美国标准中除了满足常规阀门标准（API594、API600、API602、API609、API6D、API598、ASMEB16.10、ASMEB16.34）要求，还应满粗低温阀门标准（MSSSP－134等标准）要求；国内标准中除了满足常规阀门标准（GB/T12234、GB/T12235、GB/T12236、GB/T12237、GB/T13927、GB/T12221、GB/T12224）要求，还有满足低温阀门标准（JB/T7749、GB/T24918、GB/T24925等标准）要求。不同的设计制造标准或试验检验标准，反映在低温阀门的结构、长度、配置、安全级别也可能不相同，导致其价格也不相同。一般来讲API、ASME标准制造的阀门比JB、GB标准制造的阀门贵一些。

    除设计制造标准、试验检验标准、结构长度标准、连接型式标准以及使用材料标准（需要时）这些基本标准以外，产品所涉及的其它标准也一定要填写全，否则可能会因此带来麻烦。例如当低温阀门为对焊连接时，还应给出其接管尺寸及壁厚标准、焊接接头焊缝坡口应用标准等。

低温阀门操作条件

    操作条件包括低温阀门的操作温度、压力和操作介质情况等，它是低温阀门设计和制造的一个重要依据。例如，当低温阀门有执行机构时，制造商将根据介质的最大值压力差及要求项确定其执行机构的大小，而执行机构的大小对其价格的影响是极大的。特别说明的是低温阀门的阀体在长期承受介质温度反复变化的操作条件下产生的温变应力和连接管道引起的附加应力等操作条件的总载荷下，应能保持足够的强度。

低温阀门规格书

    对低温阀门来说，它应包括阀门型号、公称直径、公称压力、端面连接型式及标准、法兰密封面型式、结构型式、阀体材料及材料标准、阀盖材料及材料标准、阀座/阀瓣材料、阀杆材料、阀内件号、阀杆填料、阀盖垫片、阀盖螺栓/螺母材料、执行机构用的公用条件（如有）以及其它一些重要的补充信息等内容。该项的填写较繁琐，并且至关重要，如果漏项或错项，有可能会给采购工作带来重大麻烦，尤其是对国外工程项目，有可能会带来巨大的经济损失，并可能影响到工程项目施工的进度。这个是低温阀门采购的核心部分，特别是对于能否正确而经济的选购合适的低温阀门产品来说尤为重要。以下是国内某个石油化工项目的阀门规格书（闸阀），如表1所示。

表1 某国内石油化工项目阀门规格书

   低温阀门特殊技术要求

    询价技术文件并不是最终签定合同用的技术合同附件，因为此时供货厂家尚未确定，前来投标的制造商情况又不尽相同，一些技术要求不便具体提出。此时可以将一些对产品质量有影响的问题提出来，由制造商来回答。例如制造商拟采用的材料冶炼方法、工艺评定的项目、型式试验的项目和交货状态、结构特征、原产地、同类产品的应用业绩、交货期、售后服务、质量保证期等等。如：低温闸阀、低温截止阀、低温球阀、低温蝶阀的阀盖应根据不同的使用温度要求需要制造商设计成便于保冷的长颈阀盖结构，以保证填料函底部的温度保持在0℃以上，阀门长颈部分可采用与本体材质相同的无缝钢管对焊到阀盖和填料箱上，焊后应进行热处理以消除应力，阀杆与长颈部分之间的间隙应按对流热损失尽可能小来设计，长颈部分按MSSSP－134－2006要求应有足够的壁厚。又如：低温阀门应采取防止阀体中腔异常升压的措施，低温系统的弹性闸板闸阀应在高压侧的闸板上开一个泄压孔；低温系统的球阀在高压侧按SH/T3059－2012要求应有泄压结构或泄压孔，具体泄压方式由制造厂确定。对于这些特殊技术要求，往往有时是极为关键的，因为它是我们对低温阀门设计的关键点。在这里需要注意的是：低温阀门用材料按工作温度及材料性能进行选择，并应符合下列要求：

    1）在工作温度下，材料不应产生低温脆性破坏；2）在工作温度下，材料的组织结构应稳定，以防止材料相变而引起体积变化。用于－100℃以下的低温阀门，其阀体、阀盖、阀瓣、阀座、阀杆等零件在精加工前应进行深冷处理，即将零件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；3）采用焊接结构时，必须考虑到材料焊接性能及低温下焊缝的可靠性；4）在低温工况下频繁操作的低温阀门，按GB/T24925－2010《低温阀门技术条件》要求，其内件材料应能避免引起卡阻、咬合和擦伤等现象。