液化天然气用阀门检验标准探讨

液化天然气用阀门检验标准探讨

陈锐锐范正宗刘红花

河南安彩高科股份有限公司河南安阳455000

摘要：液化天然气(LiquefiedNaturalGas—LNG)作为一种清洁能源，由于其能效高，易于运输和储存，已经在国内外得到了广泛应用。目前，我国沿海地区已建、在建和规划建设中的LNG项目达20多个，随着国内外能源市场对液化天然气开发力度的不断加大，液化天然气用阀门的需求量正在不断增长。因此，液化天然气用阀门检验标准至关重要。

关键词：液化天然气；阀门；检验标准

一、阀门类型分类

1、全开全闭

液化天然气全开全闭类阀门，如蝶阀、闸阀、球阀等，其中闸阀闸板具有较大挠性，并且设置有压力排放孔，这样随着压力的不断增大，阀门出口侧产生的泄漏量也不断增加。而球阀在实际应用中操作简单，介质阻力比较小，多被用于常温系统管路，可以充分其所具有的优势。

2、调节流量

对于调节流量的阀门，主要由截止阀、蝶阀和针阀等，对于大口径、低压液压天然气管路，多选择应用截止阀和蝶阀，在实际操作上简单。针阀在应用时，则需要在比较小的流量调节下使用。

3、预防逆流

对于防止逆流的阀门，主要为止回阀，一半情况下公称通径＜DN40mm的选择应用升降式止回阀；公称直径＞DN50mm选择应用旋启式止回阀。对于大口径管路，则应选择应用特殊扇门分开式止回阀。

二、液化天然气用阀门检验要点分析

1、阀门检验方法

1.1外部冷却法

应用外部冷却法对液化天然气用阀门进行检验，确定其性能是否达到实际应用要求。检验时将阀门结构全部侵泡在冷却介质内，常见介质为液氮，来确定可以达到试验温度，确定阀门性能是否达标，多被用于批量生产阀门的出厂检验。

1.2内部冷却法

选择应用内部冷却法进行阀门检验，即将冷却介质注入到阀腔内，达到所需试验温度后检测阀门性能是否达到要求。欧盟标准EN12567内针对内部冷却法要求进行了明确规定，且更符合液化天然气阀门实际应用情况，即在检验时在对阀门外部包裹一层厚度在160mm以上的热绝缘材料，实际操作难度大，并且因为冷却介质比较特殊，在检验时对操作技术有着十分严格的要求，具有一定风险性。两种检验方法对比，外部冷却法在实际操作中具有更大的应用优势，现在已经被广泛的应用到阀门出厂检验和试验中。

2、检验方法对比

2.1检验对象

液化天然气用阀门检验主要将其置于超低温状态下，进行动作性能与密封性能检测，GB/T24925标准内明确规定了冷却介质选择、动作性能、扭矩测试要求，以及高压密封要求等，同时也对阀门高压密封实验压力增量与阀座密封泄漏率进行了确定。

2.2检验过程

（1）选择冷却介质，液化天然气用阀门检验最常用冷却介质为液氮，对阀门进行超低温试验，GB/T24925标准规定，以低温阀门温度要求为依据，在对阀门进行低温试验时，可以选择应用液氮或者液氮与酒精混合物作为冷却介质，且在试验温度达到-196℃时，冷却介质为液氮。

（2）动作性能与扭矩测试，GB/I24925标准规定，在试验温度和阀门公称压力作用下，需要对开关阀门进行5次动作试验，然后在阀门恢复到与环境温度一致后，需要在阀门公称压力下来对阀门开关扭矩进行测量。于超低温环境下对阀门动作性能与扭矩进行检验，是掌握阀门性能的重要方法。在检验过程中，需要利用高压气体使其在最大允许压力工况下进行开关阀门操作，会对阀门密封性产生一定程度的影响，因此在实际检验工作中还需要针对此做更进一步研究。

（3）高圧密封性能，在对阀门进行高压密封，是掌握液化天然气阀门超低温工况下密封性能的重要方法。GB/T24925标准规定，阀门在低温状态下，高圧密封试验压力为公称压力值，并且因为阀门实际工况有较大差异，检验压力值要控制在常温条件以下的高压密封实验压力，即为最大允许工作压力的1倍。

（4）密封压力增量，对于阀门高圧密封压力增量检验标准，GB/T24925标准规定了多个压力等级，且升压时压力增量数值不同，随着压力增大，压力增量值也就越高。

3、阀门寿命试验

在对液化天然气阀门进行寿命检验时，国内外还未针对此项内容进行统一标准，但是对于阀门来说，其在低温工况下可使用寿命对实际应用来说具有重要影响。其中，EN12567标准最早对液化天然气阀门寿命进行了检验标准规定，而GB/T24925还未对阀门寿命检验方法进行明确规定。以EN12567标准为依据进行阀门低温寿命经验，可以按照2个等级进行。Ⅰ级阀门寿命试验需要循环启闭2000次，Ⅱ级阀门超低温寿命试验需要循环启闭500次。并且，在循环启闭过程中，还要同时对阀门内部和外部密封性，以及其在超低温工况下操作力矩进行检验，确定其性能。

三、液化天然气深冷阀门选用要点

1、阀门选择参考标准

在对液化天然气深冷阀门进行设计制造时，可以按照现在通用的英国标准BS6364，其中对于阀门低温测试内容，已经被应用到实际工作中。液化天然气深冷阀门在系统装置中，主要起到止回、切断、调节等作用，在对其类型进行选择时，除了要对阀门设计原则进行分析外，还需要兼顾深冷工况以及易燃易爆介质特点，对阀门密封可靠性、安全性、开关灵活性等进行检验，确定其性能可以完全满足实际应用需求。

2、深冷阀门选择要求

2.1主体材料

第一，基于晶向学角度进行分析。低温状态下不会产生低温脆性的为晶格呈现面心立方材料，如铜、不锈钢、铜合金、铝及铝合金等。其中，虽然铝材料在低温状态下不会出现低温脆性，但是材料自身硬度比较低，并且以其作为密封面耐磨、耐摩擦性差，并不完全适用于深冷阀门。第二，基于低温冲击强度角度分析。C与Cr合金钢在-20℃以下状态时，自身抗冲击强度会大幅度降低，实际应用温度应在-30℃和-46℃状态下使用。其中对于Ni含量在3.5%的镍钢，可以应用到-100℃条件；Ni含量在9%的镍钢，可以应用到-192℃条件；钛、镍、哈氏合金可以适用的最低温度为-273℃。第三，经济性与可靠性。奥氏体不锈钢于低温环境下也可以维持良好的韧性，具有较高组织稳定性，且就实际应用效果来看，强度硬度大、低温无润滑耐磨度高、无冷脆显现等，是最为理想的深冷阀门材料，可以完全满足超低温工况要求。

2.2密封材料

对于实际应用中比较常见的橡胶、氟塑料等在低温下会出现变脆、冷流情况，并且对于液化天然气介质还有泡胀性，因此并不适合用于液化天然气阀门垫片和填料位置。另外，石棉制品存在一定渗透性渗漏，且含有致癌因素，也不适用。这样在对液化天然气阀门进行设计选用时，可以选择应用软密封结构，以改性聚三氟氯乙烯来代替传统材料，有效补偿低温状态下金属变形产生的不良影响，例如可以应用石墨来作为法兰连接位置材料。

3、阀门检测检验

对低温阀门进行检测测试，主要包括低温试验、外泄漏检验以及中腔泄压试验三部分。第一，低温试验。按照BS6364标准，以液氮作为低温介质，氦气作为压力介质，对低温工况下阀门内漏性能进行检测。第二，外泄漏检验。低泄漏检测可以应氦气作为压力介质，以氦质谱检测法在低温试验回常温后进行，确定温度对阀门密封性产生的影响。第三，中腔泄压试验。为提高试验可靠性，在实际检验过程中可以对该项内容进行抽检。

结束语

由于液化天然气阀门应用的特殊性，在阀门研制和生产过程中，检验和试验内容可能还远不止这些，如对原材料的低温冲击试验值的要求、低温材料的深冷处理要求等。液化天然气用阀门的检验项目和试验标准对阀门的性能检验非常重要。加快制定液化天然气用阀门相关的技术标准和试验标准，对我国液化天然气领域阀门技术水平的提高将会有一定的推动作用。

参考文献：

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