低温控制阀

产品技术应用手册

Product Technical Application Manual

德国品质 传承经典

目 录

CONTENTS

产品说明 01/01

常见的低温介质 01/02

阀门选材及处理 03/04

05/06

07/09

09/10

11/12

填料、阀盖及特殊设计

低温阀门的实验

低温阀门的安装

低温阀门的维护

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1. 产品说明

低温控制阀门通常是指用于切断或者控制操作温度极低的工业介质。低温阀门所控制的介

质除了液氮和其他液态惰性气体外，大部分介质不但易燃、易爆而且在升温或者闪蒸时会发

生气化，致使体积急剧膨胀，容易导致泄漏和爆炸基于介质特点及适应阀门在低温下使用的

要求，低温阀门的设计、制造、试验和安装方法等均与普通阀门有不同之处。

目前国内针对低温阀门的设计、制造及测试主要参考以

下两个技术标准：

①JB/T 7749-1995 低温阀门技术条件

适用于公称压力PN1.6~10.0MPa，公称通径DN15~350mm, 温

度-40~-196°C的法兰和焊接连接的低温闸阀、截止阀、止回阀、

球阀和蝶阀。

②GB/T 24925-2019 低温阀门技术条件

适用于公称压力PN16~400，公称尺寸DN15~DN1200压力等级

Class1500~Class2500、公称尺寸NPS1/2~NPS48, 介质温度

-196~-29°C的法兰、对夹和焊接连接的低温闸阀、截止阀、止回

阀、球阀和蝶阀

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很多工艺介质为了便于存储和使用，需要对其进行降温或者加压处理以使其液化。

常见的介质有以下：

低温介质的最大特点是泄露或者随着环境温度变化急剧汽化膨胀。而且多数都属于易燃或

者有毒介质。

2. 常见低温介质

3. 阀门选材及处理

低温介质不但温度低，而且自身的渗透性也很强。在低温环境下几乎所有的金属或非金属材

料的力学性能都会发生比较大的负面衰减。除机械强度外，重要的指标就是其低温冲击韧性

。材料的低温冲击韧性与材料的脆性转变温度有关，材料的脆性转变温度愈低，材料的低温

冲击韧性愈好。碳钢等体心立方晶格的金属材料存在低温冷脆现象，而奥氏体不锈钢等面心

立方晶格的金属材料其冲击韧性基本不受低温影响。

低温阀门阀体、阀盖等耐压零件的材料，通常采用低温强度好的韧性材料，同时还要考虑焊

接性、机加工性能、稳定性和经济性等因素。

名称 凝点

LNG(液化天然气) -161.5℃

LPG(液化石油气) -40℃

液氮 -196℃

液氨 -33.4℃

LEG(液化乙烯) -169.4℃

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设计时，常用的是-46℃、-101℃和-196℃三个低温级别。-46℃低温级一般选用低温碳钢，

-101℃和-196℃低温级一般选用300系列奥氏体不锈钢，这种不锈钢有适中的强度、较好的

韧性和较好的加工性能等。

①常用低温铸件

②常用低温锻件

材料类别 材料牌号 最低使用温度 执行标准

碳钢 LCA -32

JB/T 7248

碳锰钢 LCB -46

碳钼钢 LCC -46

2.5%镍钢 LC1 -59

镍铬钼钢 LC2 -73

3.5%镍钢 LC2-1 -73

4.5%镍钢 LC3 -101

9%镍钢 LC4 -115

13%铬镍钼钢 LC9 -196

奥氏体不锈钢

CA6NM -73

CF8 -196

JB/T 7248

CF8M

CF3

CF3M

材料类别 材料牌号 最低使用温度 执行标准

碳钢 16MnD -45 NB/T 47009

3.5%镍钢 08Ni3D -100 NB/T 47009

合金钢 06Ni9D -196 NB/T 47009

奥氏体不锈钢

S30408 -196

NB/T 47010

S31608 -196

S30403 -196

S31603 -196

S34779 -196

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深冷处理是将金属在-100℃下进行处理，使柔软的残余奥氏体几乎全部转变成高强度的马

氏体，并能减少表面疏松，降低表面粗糙度的一个热处理后工序当这个工序完成后，不仅仅

是表面，几乎可以使整个金属的强度增加，耐磨性增加，低温韧性增加，其他性能指标改善，

从而使得低温阀门零部件具有高的耐磨性和高的强度，寿命成倍增加。

进行深冷处理的温度界限为-100℃，凡用于-100℃以下，各种类型阀门的阀体阀盖和密封件

需做深冷处理，低温处理的温度应不大于阀门的实际使用温度。通常低温深冷处理应该在粗

加工结束，精加工开始前完成。深冷时间由30min延长到70h试样的变形量和马氏体转变，

均无明显规律性变化，基本表明了短时间内成核并立即长大的特点。为了保证深冷处理充分

、均衡，选用2h。当保留时间为2h，深冷处理的次数从1次增加到8次，试样的变形量和马氏体

转变量均无明显规律性增多。经反复深冷处理，马氏体的总量在不断增加。

③低温深冷处理

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密封零件经一次深冷处理并重新研平，经再次深冷处理后，其变形量非常微小为了同时兼顾

到等温马氏体转变的影响，保冷时间选2~3h.对于靠介质压力密封的低温止回阀除经深冷处

理外，还要根据试压的具体情况增加深冷次数及延长深冷时间，直至密封性合格。

对奥氏体不锈钢制造的阀门零件进行深冷处理时，虽然主要是为了解决变温马氏体转变引

起的变形问题，但与此同时，也必然伴随着等温马氏体转变。对于那些精度要求很高的止回

阀密封件，只要通过增加保冷时间和增加深冷次数及深冷后进行适当的时效处理，也是有效

果的。

4. 填料、阀盖及特殊设计

低温阀门的一个显注的特点就是其阀盖一般为

长颈结构，在GB/T24925《低温阀门技术条件》

中也有明确规定 “低温闸阀截止阀、球阀、蝶阀

的阀盖应根据不同的使用温度要求设计成便于

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”。

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加长阀盖结构的设计主要是为了使阀门操作手柄和填料函结构远离低温区，既可以避免温

度太低造成操作人员冻伤，也可以保证填料函和压套在正常的温度下使用，防止填料的密封

性能降低，延长填料的使用寿命。因为在低温状态下随着温度的降低，填料弹性逐渐消失，防

漏性能随之下降，由于介质渗漏造成填料与阀杆处结冰，影响阀杆正常操作，同时也会因阀

杆上下移动而将填料划伤，引起严重泄漏。所以低温阀门必须采用长颈阀盖结构形式。此外，

长颈结构还便于缠绕保冷材料，防止冷能损失。由于低温管道一般有着较厚的保冷层厚度，

长颈阀盖便于保冷施工，并使填料压盖处于保冷层外，有利于需要时随时紧固压盖螺栓或添

加填料而无需损坏保冷层。

以下技术标准均对于低温阀盖的高度及形式有明确的说明和要求

BS 6364 低温阀门

SEI 中石化北京建筑工程公司

MSS SP-134-2012 低温用阀体、阀盖加长体的要求

JB/T 12621 液化天然气阀门 技术条件

与阀盖连接的支架螺栓、活接螺栓、螺母以及其它轴销应满足相应低温工况下的使用条件。

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5. 低温阀门的实验

除了按照GB/T 26480进行必要的常温试验外，还需进行必要的低温试验以验证其低温性能。

试验介质以下表为准。

常温试验使用氮气或空气做初始检测试验，确保阀门在合适的条件下进行试验。

①低温阀门典型试验装置见下图。

低温阀门典型试验装置见下图。将阀门安装在试验容器里，并连接好所有接头，保证阀门填料

压盖位千保温箱盖以上。

试验温度t 试验介质

≥—110℃ 90%氮气+10%氦气或97%氦气

—196 ℃≤t≤-110℃ 97%及以上的氦气

注：试验温度不低于—110℃,如没有氦气检漏要求，试验介质亦可采用97%以上的氮气。

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②在阀门开始冷却前，用0.2MPa的氨气介质连续吹扫阀腔，置换阀腔内的空气。

③将阀门浸入冷却介质中，冷却介质盖住阀体与阀盖连接部位上端，使阀门冷却至阀门相

应的低温试验温度。冷却过程中应保持充气。试验温度应与阀门的设计最低温度相一致，浸

泡阀门直到各处 的温度稳定为止。当阀门冷却到试验温度时，关掉充气的氮气或氨气，用

热电偶测量，确保阀门各部位温度相同，热电偶测量阀门温度的部位应至少包括填料及中

法兰部位

④低温操作性能及密封性能试验程序如下：

实验项目 闸阀、截止阀、球阀、蝶阀 止回阀

低温操作性能试验 要求动作灵活，无卡阻、无爬行现象

低温密封性能实验

填料密封性能试验

上密封试验

垫片密封性能试验

密封性能试验

-

试验持续时间 s 900

试验压力 Mpa PN

结果 无可见泄漏

试验持续时间 s 900

试验压力 Mpa PN

0.2DN

泄漏率

mL/s

硬密封 0.1DN

试验压力 Mpa PN

结果 无可见泄漏

试验持续时间 s 900

试验压力 Mpa PN

结果 无可见泄漏

试验持续时间 s 300

软密封 无可见泄漏

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a) 在低温试验温度下，加压到0.2MPa，开关阀门５次做低温操作性能试验，配有驱动装置的

阀门按上述要求做操作循环试验，完成最后一次开关动作，压力稳定后，测量阀座泄漏率；

b) 在高压气体试验条件下应注意气体试验的危险性，测试压力增量值按表９的规定；

c) 在低温试验温度下，按表９逐渐加压至阀门的 CWP，按阀门的标示流向进行阀门密封试验

，双向密封的阀门应分别从两端进气进行试验，开关两次；当阀门中腔压力升至不大于1.3 倍

CWP时，阀门应实现泄放要求；

d) 阀门处在半开启位置时，关闭阀门出口端的针形阀，并向阀体加压至CWP，检查阀门填料

处、阀体和阀盖连接处的密封性能；

e) 若有逸散性试验要求，在d)的状态下，按JB/T12622的规定进行逸散性试验，将阀门从试

验。容器取出，迅速检查阀门填料处、阀体和阀盖连接处的密封性。

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6. 低温阀门的安装

因为低温阀门的特殊结构，低温阀门的安装亦有其特殊要求。因为低温阀门的长颈阀盖结构

特点，低温阀门在安装时阀杆方向必须在垂直向上的45度角范围内，且应尽量避免安装在

垂直管线上。否则低温介质将充满阀盖的加长部分造成阀门填料失效，并会将冷量传给阀门

手柄，给操作人员带来人身伤害。对于有泄压结构的低温阀门，在安装阀门时，要特别注意阀

门泄压方向的要求。阀门泄压的方向应在工艺流程图上标出，并体现在管道轴测图中。

7. 低温阀门的维护

①定期检查

检查填料压盖处是否有有凝霜状或者可见介质泄露；

检查阀门的手轮、执行器等是否在正常位置；

检查仪表气源管路是否有泄露点；

检查过滤减压阀压力及设置是否正常；

检查阀门的位号、铭牌等是否完整

停机检修时，应使用气动、手动装置启闭阀门，确保阀门能正常开关；

②日常检查

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检查项目

例行检查 工艺停机

应急维护

（1 次/月） （设备大修）

整体外观

外漏现象

执行器性能

阀门及执行器表面防护涂装是否有破损、破裂？ 补漆，防止进一步破损。

阀门的紧固件（阀体，阀体及执行器）

是否有松动或者松脱？ 重新紧固

阀体及执行器是否有异常的开裂或者裂纹？

是否有异常的撞击变形？

△

阀体或者执行器表面是否存在严重的腐蚀、

表面氧化或者异常的表面现象？

检查阀轴填料处是否有泄漏或渗漏？ 锁紧填料压盖

检查阀体结构连接处是否有泄漏或渗漏？ 锁紧填料压盖

检查手动装置性能（至少手动开关两个周期） 检查是否存在卡料？

远程操作阀门开关两个周期

执行器是否存在异响？开关是否顺畅？ △

气动执行器是否存在泄漏？ △

气动执行器是否能够完全执行到位？ △

检查就地指示器显示 现场安装维修

检查远程信号反馈是否正常 现场安装维修

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检查项目

例行检查 工艺停机

应急维护

（1 次/月） （设备大修）

信号反馈及状态指示

附件

阀门性能

手动开关时，检查就地指示是否正常？ △

手动开关时，检查信号反馈是否正常？ △

检查过滤减压阀表面状况？ 排水？ 申请维修更换

检查过滤减压阀压力设置功能 申请维修更换

检查限位开关安装是否有松动？ △

检查支架附件是否有松动、损坏？ △

检查电缆线是否有破损、破坏？

现场安装维修

检查电缆密封装置是否正常？

检查电动执行器、限位开关盒内部是否有进水、腐蚀等

异常？ △

阀门是否能完全开关到位？ △

阀杆移动或者转动时，表面是否有磨损、扭曲变形等。

△

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