上海申弘閥門有限公司
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一：LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用概述
隨著石油、化工和燃氣行業的迅速發展，尤其是液化天然氣(LNG)作為一種新興能源的廣泛應用，導致LNG用深冷閥門的需求量大增。根據國家能源戰略，我國將積極參與世界油氣市場的開發。由于LNG常壓下的溫度為-162℃，且易燃易爆，因此在設計LNG深冷閥門時，對其密封性能提出了更高和更嚴格的要求。
析了低溫對閥門非金屬密封副、金屬密封副、填料和墊片密封性能的影響，從材料選用和結構設計等方面提出了應對措施和注意事項。背壓閥是一種用于調節流體壓力的閥門。其原理是通過調節閥門的開度來限制流體的流速和流量，從而控制管道中的壓力。當管道中的壓力超過設定值時，背壓閥會自動打開，讓一部分流體流出，以降低管道中的壓力。當管道中的壓力降低到設定值以下時，閥門會自動關閉，阻止流體繼續流出。背壓閥通常用于需要穩定壓力的流體系統中，例如給水系統、蒸汽系統等。它們可以保證管道中的壓力穩定，避免管道爆炸或其他安全問題的發生。
品 名 | 型 號 及 規 格 | 單位 | 數量 |
背壓閥 | 背壓閥 DA22Y-16P DN25 PN16 介質：氮氣 低溫-196度 釋放壓力0.8-1.2Mpa
| 臺 | 2 |
LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用是怎么工作的
單向背壓閥是一種用于控制流體流動方向和壓力的閥門。它的工作原理是利用閥門內部的彈簧或活塞，使流體只能在一個方向上流動，同時阻止反向流動。當流體在正向方向上流動時，閥門打開，流體可以自由通過；當流體在反向方向上流動時，閥門關閉，阻止流體通過，從而達到控制流體流動方向和壓力的目的。在工業生產中，單向背壓閥常常被用于控制管道系統中的流量和壓力，以保證系統的正常運行。它廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等領域，是一種非常重要的流體控制裝置。
閥門的密封性能是考核閥門質量優劣的主要指標之一，其主要包括在兩個方面，即內密封性能和外密封性能。內密封是指閥座與關閉件之間對介質所達到的密封程度。如球閥的球體與閥座之間的密封，蝶閥的蝶板與閥座之間的密封，截止閥的閥瓣與閥座之間的密封，閘閥的閘板與閥座之間的密封等。這些密封型式主要有平面密封、球面密封及錐面密封等。密封材料可以分為金屬對非金屬材料密封和金屬對金屬材料密封。外密封是指閥桿填料部位的密封和中法蘭墊片部位的密封。在某些介質不允許排入大氣的特殊工況下，外密封比內密封更為重要。
二：LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用內密封性能的影響
2.1 非金屬密封圈
在常溫下工作的球閥和蝶閥等一般均采用金屬對非金屬材料密封圈。由于非金屬材料的彈性大，獲得密封所需的比壓小，因此密封性好。但是在低溫狀態下，由于非金屬材料的膨脹系數較金屬材料大得多，使得其低溫時的收縮量與金屬密封件、閥體等配合件的收縮量相差較大，從而導致密封比壓嚴重降低而產生無法密封的結果。大多數非金屬材料在深冷溫度下會變硬和變脆，失去韌性，從而導致冷流和應力松弛。如橡膠在溫度低于其玻璃化溫度時，會失去彈性，變成玻璃態，失去其密封性。另外橡膠在LNG介質中存在泡脹性，也無法用于LNG閥門。因此目前在設計低溫閥門時，一般溫度低于-70℃時不再采用非金屬密封副材料，或將非金屬材料通過特殊工藝加工成金屬與非金屬復合結構型式。
據國外資料記載，也有部分非金屬材料可以在深冷狀態下很好的應用。在70年代，愛爾蘭合金有限公司的一種新型塑料“slip shod"，是一種超高分子量的聚乙烯，在-269℃溫度仍具有很好的韌性，承受一定沖擊應力時不斷裂，而且能保持相當的抗磨性。法國研制的Mylar型塑料在液氫(-253℃)溫度下仍具有相當的彈性。前蘇聯H.T.洛馬寧柯的聚碳酸脂密封座在液氮(-196℃)溫度下進行密封性試驗，數據表明聚碳酸脂在低溫下具有良好的密封效果。
2.2 LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用金屬密封圈
在低溫條件下，金屬材料的強度和硬度提高，塑性和韌性降低，呈現出不同程度的低溫冷脆現象，嚴重影響到閥門的性能和安全。為了防止材料在低溫下的低應力脆斷，在設計低溫閥門時，一般溫度高于 -100℃采用鐵素體不銹鋼材料，而溫度低于 -100℃時，閥體、閥蓋、閥桿、密封座等大多采用具有面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。但因鋁及鋁合金的硬度不高，密封面的耐磨、耐擦傷性能較差，所以在低溫閥門中應用極少。一般使用奧氏體不銹鋼材料居多，常用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2(304、316L)等，這些材料沒有低溫冷脆臨界溫度，在低溫條件下，仍能保持較高的韌性。
但是，奧氏體不銹鋼作為低溫閥門的金屬密封圈材料也存在著某些不足。因為這類材料的大部分在常溫下處于亞穩定狀態，當溫度降低到相變點(MS)以下時，材料中的奧氏體會轉變成馬氏體。對于體心立方晶格的馬氏體致密度低于面心立方晶格的奧氏體，且由于部分碳原子規則化排列占據體心立方點陣位置，使晶格沿C軸方向增長，從而體積發生變化引起內部應力的增加，使原本經研磨后達到密封要求的密封面產生翹曲變形，造成密封失效。
除了低溫相變引起密封面變形失效外，由于零件各部分的溫度差或由于不同材料間物理性能的差異，引起收縮不均，也會產生溫變應力。當應力低于材料的彈性極，就會在密封面產生可逆性的彈性扭曲。當某一部分的溫變應力超過了材料的屈服極，零件將發生不可逆轉的扭曲變形，同樣會造成密封面的失效，影響密封效果。
LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用
針對低溫對金屬密封副的影響，必須采取相應的措施，以使金屬密封面的變形最小或密封面的變形對密封性能的影響最小。首先在材料方面盡量選用金相組織穩定性較高的材料(如316L但成本較高)。其次對于閥體、閥蓋、閥桿、密封件等奧氏體材料制作的零件必須進行低溫處理，以使材料的馬氏體轉變和變形得到充分進行后再進行精加工。低溫處理的溫度應低于材料相變溫度(MS)且低于閥門實際工作溫度，處理時間以2～4h為宜，如需要可以進行多次低溫處理或進行適當的時效處理。除了以上措施，在結構設計時也要進行考慮，以降低密封面變形對密封性能的影響，如在進行閘閥、球閥和蝶閥設計時可以考慮采用彈性密封結構，以使低溫變形得到部分補償。對于截止閥應采用錐面密封結構，使低溫變形對密封面的影響較小。
調節背壓閥安裝不符合要求而出故障會造成巨大的浪費，反之，安裝得當，可保證正常使用，并可延長使用壽命。減少維修工作量和獲得良好的系統控制性能。
1、安裝調節背壓閥總體上應考慮以下方面:
(1) 安全:安裝過程中人員和設備的安全。
(2)控制性能:配管系統壓力損失應與計算調節背壓閥尺寸時所考慮的壓力損失一致，以保證所需的流量特性。進出口應盡量保證足夠的直管段。
(3)安裝位置:應有足夠的空間便于操作人員手動操作(包括旁路操作)以及保證調節背壓閥和附件的就地拆卸和維修的可能性。
(4)調節背壓閥組：一般在工藝過程配管中均按裝切斷閥和旁路閥與調古閥配成閥組以適應設備連續操作的需要。維修調節背壓閥時用切斷閥隔離，用旁路閥調節。
二、LNG化工天燃氣超低溫背壓閥操作應用的實地安裝:
安裝人員首先應認識到調節背壓閥是一種精密的儀表設備， 不準碰撞跌摔，以免損壞。具體注意以下幾點:
(1)背壓閥好正立垂直按裝在管道上。閥自重較大和有震動場合應加支承架。
(2)閥體要避免因前后配管或設備的法蘭嚴重不同軸而受到過大的應力。
(3)在初次開工前和停工檢修后應先沖洗配管系統后裝調節背壓閥。或在閥前按裝濾網。
(4)務必按照閥體上流介質動方向的箭頭安裝調節背壓閥。
