低溫球閥係列主（zhǔ）要適用於乙烯、液化天然氣等（děng）化工裝置上，輸出的液態低溫（wēn）介質如乙烯（xī）、液氧、液氫等。這類（lèi）介質不但易燃易爆，而（ér）且在升溫時要（yào）氣化，氣化（huà）時，體積膨脹數百倍。而且這（zhè）些介質滲透力（lì）強（qiáng），易泄漏，加工製造比較困難。
在目前的（de）大（dà）中型乙烯裝置中，裂解氣中氫氣、甲烷等組分的分離多采用深冷（lěng）分離；在煤製甲醇淨化裝（zhuāng）置中也主要用到（dào）深冷分離技術。為滿足這一要求，低溫閥（fá）門被廣泛應用，隻有了解低溫閥的設計（jì）要求和特殊結構，在選用和安（ān）裝的過（guò）程（chéng）中才不會出現問題。
低溫閥（fá）門，特（tè）別是超低溫閥門（mén），其工作溫度極低。在設計這類（lèi）閥門時（shí），除了應（yīng）遵循一般閥門的設計原則外，還有一些特殊的要求。
一、低溫閥門的設（shè）計要求
根據使用條件，低溫閥的設計有下列要求：
- 閥門不應（yīng）成為低溫係統的一（yī）個顯著熱源（yuán）。這是因為熱量的流入除降低熱效率外，如流入過多（duō），還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險（xiǎn）。
- 低溫介質不應對手輪（lún）操作及填料（liào）密封性能產生有害的（de）影響。
- 直接與（yǔ）低溫介質接觸的閥門組合件應（yīng）具有防爆和防火結構。
- 在低溫下（xià）工作的閥門組合件無法潤（rùn）滑，所以需要采取結構措施，以防止摩擦件擦傷（shāng）。
2 低溫閥的材料選（xuǎn）用
2.1 低溫（wēn）閥（fá）主體材料
2.1.1 主體材料（liào）選（xuǎn）用應考慮的因素
金屬材料（liào）中除了具有麵心立方晶格的奧氏體鋼、銅（tóng）、鋁等以外，一般的（de）鋼材在低溫狀態下會出現（xiàn）低溫脆性，從而降低閥門的（de）強（qiáng）度和使用壽命。選擇主體材料時首先（xiān）要選用適合於低溫下工作的（de）材料。
鋁在低溫下不會出現（xiàn）低溫脆性，但因鋁及鋁合（hé）金的硬度不高，鋁密封麵的耐磨、耐擦傷性能差，所以（yǐ）在低溫閥門中的使用（yòng）有一定的限製，僅在低壓和小口（kǒu）徑閥中選用。除此以外，低溫閥門的材料（liào）選用還應考慮以下一些因素：
- 閥門的zui低使用溫度；
- 金屬材料（liào）在低溫下保持工（gōng）作條件所需要的（de）力學性能（néng），特別是衝擊韌性、相對延伸率及組織穩定性；
- 在低溫及無油潤滑（huá）的情況下，具（jù）有良好的耐磨性；
- 具（jù）有良好的耐蝕性；
- 采用焊接連接時還需考慮（lǜ）材料的焊接性能。
2.1.2 閥體、閥蓋、閥座、閥瓣（閘板）材料的選用
這些主體零部件材料的選用原則大致是：溫度高於-100℃時選用鐵素體鋼；溫度（dù）低於-100℃時選用奧（ào）氏體鋼；低壓及（jí）小口徑閥門可選用銅和（hé）鋁等材料。設（shè）計時（shí）根據zui低使（shǐ）用溫度（dù）選擇適當的材料。
2.1.3 閥杆（gǎn）及緊固件的材料選用
溫度高於-100℃時，閥（fá）杆和螺栓材料采用Ni、，Cr-Mo等合金鋼，經適當的熱處理，以提高（gāo）抗拉強度和防止螺紋咬傷等。溫度低於-100℃時（shí），采用奧氏體不鏽耐酸鋼製造。但18-8耐酸鋼硬度低，會造成閥杆與填料相互擦（cā）傷（shāng），致使填料處泄漏。所以，閥（fá）杆表麵（miàn）必（bì）須鍍硬鉻（鍍層厚0.04-0.06mm），或進行氮化（huà）和鍍鎳磷處理，以提高表麵硬度（dù）。
為防（fáng）止螺母與螺栓咬死，螺母一般采用（yòng）Mo鋼或Ni鋼，同時在螺紋表（biǎo）麵塗二硫化鉬。
2.2 低溫閥墊片、填料材料的選用
在低溫閥門（mén）設計中，一方麵由結構設計來保（bǎo）證使填料處於接近環境溫度下工作，例如（rú），采用長頸閥蓋結構（gòu），使（shǐ）填料函離低（dī）溫介質盡量遠些，另一方麵在選擇填料時要考慮（lǜ）填料的低溫特性。低溫閥中一般采用浸漬（zì）聚四氟乙烯的石棉（mián）填料（liào）。柔（róu）性石墨是新近發展起（qǐ）來的一種優良的密封材料。低溫閥門也可采用無填料的波紋（wén）管密封結構，通常情況下使用多層波紋管。低溫閥門用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可（kě）靠的密封性和複原性。由於墊片材料在低溫下會硬化和降低塑性，所以應選擇性能變化小的墊片材料。使用溫度為-200℃，低溫zui高使（shǐ）用壓力3MPa時（shí），采用長纖維白石棉的石棉橡膠板。使用溫度為-200℃，zui高使用壓力5MPa時，采用耐酸鋼帶夾石棉纏製而成的纏繞式墊片，或聚四氟乙烯和耐酸鋼帶繞製而成的纏繞式墊片。柔性石墨與耐酸鋼繞製而成的纏繞式墊片用於-200℃的低溫閥門上比較理（lǐ）想。
3、低溫閥門的特殊結構
低溫閥門主要（yào）有閘閥、截止閥、球閥、蝶（dié）閥、止回閥等型式，其主要結構與一般閥門大致相同。
3.1 閥（fá）體
閥體應能充分承受溫度變化而引起的膨脹、收縮。而且閥座部位的結構不會因溫度變化而產（chǎn）生*變形。
3.2 閥蓋
采用長（zhǎng）頸閥蓋結構。其目的在（zài）於（yú）能起保護填料（liào）函的功能。因為填料函的密封性是低溫閥的關鍵之一（yī）。該（gāi）處如有泄漏（lòu）。將（jiāng）降低保冷效果，導致液化氣體氣化。這是因為在低溫狀態下隨（suí）著溫度的降（jiàng）低，填料彈性逐漸消失，防漏性能隨（suí）之下降，由於介質滲漏造成填料與閥杆處結冰，影響閥杆正常操作，同時也會因閥杆上下移動而將填料劃傷，引起嚴重泄漏。所以低溫閥門必須采用長頸閥蓋結構形式。此外（wài），長頸結構還便於纏繞保冷材料，防止冷（lěng）能損失。
3.3 閥瓣
閘閥采用撓性閘（zhá）板或開式閘板；截止閥的平閥座及針形閥，采用（yòng）塞（sāi）子形的閥瓣。這些結構形式不論溫度如何（hé）變（biàn）化，均能保持可靠的密（mì）封。
3.4 閥（fá）杆
閥杆（gǎn）需鍍鉻、鍍鎳磷（lín）或（huò）經氮化處（chù）理，以（yǐ）提高閥杆表麵硬度，防止閥杆與填料、填料（liào）壓套（壓蓋）相互咬（yǎo）死，損（sǔn）壞密封填料，造（zào）成填料函泄漏。
3.5 墊片
墊片選用要考慮墊片材料的低溫（wēn）性能，如壓縮回彈性、預緊力、緊固壓（yā）力分布以及應力鬆弛特性等（děng）。
3.6 填料函及填料
填料函不能與低溫段直接接觸，而設在長頸閥蓋頂端，使填料函（hán）處（chù）於離低（dī）溫較遠的位置，在0℃以上的溫度環境下工作。這樣（yàng），提高了（le）填料函的密封效果。在泄漏時，或當低溫流體直接接（jiē）觸（chù）填料造（zào）成密封效果下降時，可以從填料函中間加入潤滑脂形成油封（fēng）層，降低填料函的壓差，作為輔（fǔ）助密封措施。填料函多采用帶有中（zhōng）間金屬（shǔ）隔離環的二段填料結構。但（dàn）也（yě）有的采（cǎi）用一般閥門填料函結構和閥杆能自（zì）緊的二重（chóng）填料函結構等（děng）其他型式。
3.7 上密封
低溫閥都設上密封座（zuò）結構，上密封麵要堆焊鈷鉻鎢硬質合金，精加工後研（yán）磨。
3.8 閥座（zuò）、閥瓣（閘板）密封麵
低溫閥的關閉件采用鈷鉻鎢硬質合金堆焊結構。軟密封結構由於聚四氟乙烯膨脹係數大（dà），低溫變脆，所（suǒ）以僅（jǐn）適用於溫度高於-70℃的低（dī）溫閥，但（dàn）聚三氟乙烯可用於-162℃的（de）低溫閥。
3.9 中法蘭螺栓
3.9.1 螺栓應有足（zú）夠的強度，這（zhè）是因（yīn）為螺栓在反複載荷下工作，常會（huì）因疲勞而產生斷裂（liè）。
3.9.2 因螺栓在螺（luó）紋（wén）根部易（yì）引起應力集中，所以采用（yòng）全（quán）螺紋結構的螺栓。
3.10 預防異（yì）常升壓的措（cuò）施
閥門關閉後，閥腔（qiāng）內會殘留一些液體。隨著時間的增加，這些殘留在閥腔裏的液體會漸漸吸收大氣中的熱量，回升到常溫並重新氣化。氣化後，其（qí）體（tǐ）積激劇膨脹，約增加600倍之多，因而產生*的壓力，並作用於（yú）閥體內部（bù）。這種情況稱為異（yì）常升壓，這是（shì）低溫閥門特有的現象。發生異常（cháng）升壓現象時，會使閘板緊壓在閥座上，導致閘板不能開（kāi）啟。這時，高壓會將中法蘭（lán）墊片衝出或衝壞填料；也可能引起閥體、閥蓋變形，使閥座密封性顯著下降；甚至（zhì）閥蓋（gài）破裂（liè），造成嚴重事故。為防止異常升壓現象發生，一般低溫閥門在結構（gòu）上采用以下措施：
3.10.1 設置泄壓孔，又稱（chēng）壓力平衡孔或（huò）排氣孔，即（jí）在彈性閘板或雙閘板進口側鑽一小孔，作為閥體內（nèi）腔（qiāng）和進口側的壓力平衡孔。當（dāng）閥腔壓力升高時，氣體可（kě）以通過（guò）小孔排出。這（zhè）種方法（fǎ）比較簡單，目前已被廣泛采用。采用泄壓孔防（fáng）止異常升壓，在閥體（tǐ）設（shè）計時，應有指（zhǐ）示流體流向的箭頭；安（ān）裝時，要注意泄壓孔的位置，保證泄壓孔通向介質進口的一側，泄壓（yā）孔開設在閘板上時，更要注意。泄壓孔（kǒng）開（kāi）設的位（wèi）置視（shì）閥門結構而定，有的在閥（fá）體上；有的（de）在閘（zhá）板上。
3.10.2 在閥（fá）門上（shàng）設置引出管或安裝安全閥以排（pái）出異常高壓。一般是（shì）在閥蓋上裝一隻安全閥。當壓（yā）力升高（gāo）到某一定值時，安全閥開啟（qǐ），排放出異（yì）常高壓，保證閥體安全。也可在（zài）閥體下部安裝排氣閥，將閥體中腔內的殘液排盡，以預防異常升壓的發生。
4 低溫閥的安裝要求
了解了低溫閥的設計要求及特殊結（jié）構，在具體的安裝過程中要遵循如下原則：
4.1 當流體是液體時（shí），低溫閥的閥杆應向上安裝，防止閥門關閉後，閥腔內會殘留一些液體，液體（tǐ）氣（qì）化（huà）造成異常升壓，閘板無法開啟。而且低溫（wēn）閥的閥杆較長，安裝時應（yīng）引起重視。
4.2 有泄壓孔（kǒng）的低溫（wēn）閘閥，應（yīng）在閥體上標記泄壓（yā）孔方向（xiàng），並注意標記（jì）不應被保冷層覆蓋。
