摘抄：LNG行业用超低温阀门使用现状探讨

笑对人生

翟俊红 田德永 （中海油山东化学工程有限责任公司，济南250101）

摘要：综述了LNG管道用超低温阀门，针对性的探讨了LNG生产企业在使用时遇到的问题及解决方法。

关键词：液化天然气（LNG）;超低温阀门

0    前言

随着世界经济的发展和对环境保护要求的不断提高，世界能源结构在不断地调整，天然气作为洁净的绿色能源受到越来越多的关注。液化天然气（LNG）是天然气独特的储存和运输方式，是气田开采或煤制的生产的天然气经脱水、脱酸和重烃类气体，然后压缩、膨胀、冷却至约-162℃而成的低温液体，正是基于LNG超低温存储的特点，对LNG管道上使用的超低温阀门的研究就显得更加迫切。

1    超低温阀门结构特征

目前常用在LNG超低温环境下的阀门大致是球阀、截止阀、蝶阀、止回阀。下面就阀门材质、密封面形式、结构形式等方面探讨一下超低温阀门的总体结构特征。

1.1  阀门材料的选择

LNG存储温度为-162℃，在此温度下，金属材料会发生低温冷脆现象，也就是强度和硬度大幅提高，塑性和韧性大幅降低，从而影响了阀门的性能和安全。为了防止阀门在低温下改变性能，阀门的承压部件如阀体、阀盖等大多选用金相组织比较稳定的奥氏体不锈钢，如304、304L、316、316L等。现在应用在市场上的还有一种双牌号不锈钢304/304L：化学成分满足304L，机械性能满足304。其性能可以和316L对等。

1.2  密封面材料的选择

常温下工作的阀门一般采用金属硬密封或者非金属软密封等。但是对于低状态下的阀门密封，这两种情况均不能满足密封的要求。尤其是对于LNG这种易燃易爆的物料，密封好坏对安全性显得尤为重要。目前多数生产超低温阀门的厂家采用的密封都是金属软密封，即是金属和非金属通过特殊工艺复合在一起的结构形式。这种密封形式避免了阀门开闭之间金属的硬擦伤，提高了密封面的耐磨性和使用寿命又保证了密封效果。

1.3  填料的选择

在LNG正常的超低温状态下，超低温阀门的阀杆和阀体间无法采用大多数非金属材料制造的密封圈的形式，只能采用填料函或者波纹管结构。由于波纹管使用限制较多，一般多采用填料函密封的结构。填料函密封结构虽然加工简单，维修更换方便，但是工作温度不能低于-40℃，否则其密封效果就得不到保证，因而尽量使填料函远离物料，并选择具有低温特性的填料。常用的填料有柔性石墨、聚四氟乙烯、浸渍聚四氟乙烯石棉绳等。

1.4  阀门结构形式

适用于LNG生产上的超低温阀门现在一般都设计成顶装式和长颈杆式结构。顶装式结构可以实现在线检修和维护，不需拆卸阀门壳体。长颈杆式结构则可以保证填料函远离低温介质，确保其密封效果。而且目前使用的低温阀门一般都在长颈杆处均有滴盘设计，就进一步确保了低温物料不会涉及到填料函。

2    超低温阀门出现的问题及解决方案

虽然超低温阀门在设计上考虑到很多因素来避免使用中可能会出现的状况，但是阀门在实际应用中会出现各种各样的问题，下面就阀门常出现的两个问题讨论一下。

2.1  阀门试压问题

阀门现场试压引发的问题是比较棘手的，主要的症结在于：

1)      如果进行水压试验，阀门内部不可避免地存有水分，即使多次吹扫也难以确保所有的阀门都干燥。这样就带来了一个严重的问题，在LNG开车时，超冷的LNG物料贯通之后很容易就把带有水分的阀门冻住；

2)      如果进行气压试验，除个别常压阀门外，大多数LNG上用阀门设计压力很高，气压试验危险性很大。

对于这个问题，每个厂家都比较头疼，水压试验吹扫不干净，阀门上冻后就只能更换处理，气压试验操作危险系数高。目前了解到的最好的解决方法就是分段试压反复吹扫或者加伴热进行试验，用温度来补偿。但是总体说来，超低温阀门的现场试压仍然需要同行业再进行探讨以得出最佳的解决方案。

2.2  阀门内漏问题

用在LNG上的超低温阀门应保证不漏，但在实际应用中不可避免的会出现内漏的阀门，主要原因是阀门在吹扫阶段有金属颗粒或铁屑等硬物进入了阀门内部，对阀座和阀体造成了损坏，从而导致的内漏问题。

这个问题比较好解决，要求在焊接阀门短管后及管线吹扫时，必须保证阀门处于全开位，使阀门通道和管线连通，保证管内清洁度，避免焊渣或铁屑在阀腔内堆积，这样就不会因受到磨损而导致阀门内漏。

3    结束语

LNG超低温阀门由于工作环境比较苛刻，物料又具有易燃易爆的特性，因而对阀门提出了更高、更严格的技术要求。因而在设计和选择超低温阀门时，除了遵守阀门设计的一般规范和标准外，还需要考虑如下几点要求：

1)      必须选择合适的耐低温阀体材料，尤其是临海LNG项目，要考虑到海水中海盐对材料的强腐蚀性;

2)      必须有合理的防静电、防超压结构。

参考文献

【1】      《BS6364 低温阀门》

【2】      《MSS SP-134 对低温阀门及其阀体/阀盖加长体的要求》

【3】      《Shell 77/200 低温阀门检修》