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3.1 长颈阀盖结构
LNG的温度为-162℃，温度特别低，而阀门的填料使用温度不低于0℃，所以LNG超低温阀门需要采用长颈阀盖结构，填料位于阀盖的上端，可以使填料远离阀体中的介质，保证填料函处的温度在0℃以上。同时可以避免阀杆和阀盖上端的零部件冻结，使其处于正常工作的状态。整个阀门装配体的模拟温度场如图3.2所示，阀盖底部的温度在0℃以下。所以必须采用长颈阀盖结构使填料部位远离阀盖底部，如图3.2温度场所示填料位置的温度高于0℃。
概述随着天然气液化技术的快速发展,液化天然气(LNG)的消费量目前正以每年10%的速度增长,已成为一种新兴的节能和清洁能源。LNG的主要成分为甲烷、少量乙烷、丙烷以及其他成分,其沸点为-162℃,熔点为-182℃,燃点为650℃。LNG的分子量小,粘度低,渗透性强,易于泄漏和扩散,在其生产、接收、运输和气化等装置中,超低温阀门对其系统的安全可靠运行具有极为重要的作用。目前,LNG关键设备用的阀门需要通过技术攻关和研发超低温球阀、截止阀、止回阀及蝶阀等,以解决产品依赖于进口和尽快国产化的技术难题。2阀门特性2.1材料选择(1)奥氏体不锈钢超低温阀门材料应具有足够的韧性和组织稳定性,以保证在低温下不会因相变导致变形继而影响阀门的密封性。通常情况下体心立方结构有明显的低温脆性,而面心立方结构有很好的低温韧塑性。选用面心立方结构奥氏体不锈钢304、304L、316、316L作为阀体、阀座、阀瓣及球体等关键零部件的材料,这些材料没有低温冷脆临界温度,在低温条件下,仍能保持较高的韧塑性。在27～-269℃时,材料304、304L、316随着温度的降低,其抗拉强度和屈服强度都增高。其中材料316L
3.2 滴水板结构
22位和阀杆上部的零件的温度在0℃以上。图3.1和图3.2分别是有滴水板和无滴水板整个阀体的温度场模拟图，通过对比91视频看看簧色可以看出，有滴水板的阀门阀盖上端的温度明显升高。由于延长阀盖上部的温度较低，通常情况下阀门暴露在空气中，空气中的水蒸气遇到低温阀盖会液化成水珠，滴水板的直径超过中法兰直径，可以防止低温液化的水蒸气滴落在中法兰螺栓上，避免螺栓锈蚀影响在线维修。
3.3 泄压部件的设计
LNG气化后体积扩大为原来的600多倍，异常升压的问题普遍存在。当阀门关闭后，残留在阀体腔内的LNG从周围环境中大量吸收热量迅速气化，在阀体内产生很高的压强，从而破坏球体及阀座组件，使阀门不能正常工作。所以在入口端加泄压孔，以保证腔体和入口管道的连通防止腔体异常升压。图3.3箭头所指的位置就是LNG超低温球阀的泄压孔。 图3.3 LNG超低温球阀的泄压孔Fig3.3 The pressure relief hole of cryogenic ball valve
3.4 防静电结构设计
图3.4 球阀的防静电结构
Fig3.4 The anti-static structure of cryogenic ball valve LNG具有易燃易爆的特性，所以在设计LNG超低温阀门时，必须要设计防静电结构。LNG球阀阀座的材料是PCTFE，这种材料聚集静电的隐患非常大，静电引起的火花很有可能造成管道和阀体中的LNG燃烧甚至爆炸后果不堪设想。所以在设计阀门时，必须设计导通装置连接阀杆和阀体，阀杆和关闭件从而导出静电，消除安全隐患[11]。图3.4就是球体与阀杆连接处设置的防静电结构。
3.5 密封结构设计
为保证阀门在低温下密封的安全可靠性，在设计密封结构时，也要采用特殊的密封结构。
在低温下采用单独填料进行密封容易泄漏，91视频看看簧色通过唇式密封圈、柔性石墨填料、O型圈3重密封来保证填料处的密封，采用碟簧组预紧式结构，补偿温度波动变化时螺栓变形量的变化，同时防止长时间工作后填料等密封件的松弛。密封结构图如图3.5所示 图3.5 三重密封结构 Fig3.5 Triple seal structure
3.6 防火结构设计
阀体和阀盖连接部位采用唇式密封圈和石墨缠绕垫片的双道密封结构如图3.6所示，阀杆密封部位也采用唇式密封圈、石墨填料组和O形圈多重密封结构。当火灾发生时，唇式密封圈熔化失效，此时中腔石墨缠绕垫片和阀杆石墨填料组起主要密封作用，防止发生外漏。球体和阀座采用金属阀座和非金属密封环双重密封结构如图3.7所示。当火灾发生时，如果非金属密封环熔化失效，则二道防火密封的金属阀座在弹簧预紧力作用下，将阀座推向球体而阻断管线流体防止内漏。利于倒密封结构密封，实现在线更换填料等密封件。
3.8 阀杆组合
阀杆设置带有弹簧蓄能密封圈，弹簧蓄能密封圈随阀腔介质压力的增高而紧贴密封沟槽，由此形成密封，从而确保阀杆的密封效果。设置阀杆防飞结构，当阀腔异常升压时，阀杆不会被冲出。上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。采用碟簧组预紧式压紧填料，补偿温度波动变化及长时间工作后所引起填料等密封件的松弛，结构如图3.9所示。
263.9 球阀整体结构
所设计的LNG超低温球阀的三维装配图如同图3.10所示阀门关键材料低温物性分析的实验方法??
为了研究阀门主体材料AISI304和密封面堆焊Ni40和Ni60两种硬质合金在低温下的性能、低温下尺寸的改变大小的规律、微观组织的变化、低温下堆焊层是否开裂，进行如下试验：
深冷处理前后母材到堆焊层的硬度梯度测试； AISI304常温和低温下的冲击和拉伸试验；
母材+堆焊层在常温和低温下不同位置开坡口的冲击试验； 深冷处理前后母材和堆焊层金相分析； 深冷处理前后母材和堆焊层扫描电镜分析； 深冷处理前后母材和堆焊层XRD物相分析； 冲击试样断口宏观和微观分析；
4.1 实验材料
本试验中所选用的AISI304奥氏体不锈钢、Ni-Cr-B-Si系的Ni40、Ni60硬质合金粉末的化学成分如表4.1和表4.2所示。
表4.1 AISI304化学成分(质量分数/%) Tab. 4.1 Composition of AISI304 (w/%)4.2 AISI304表面等离子堆焊硬质合金 采用等离子堆焊机在AISI304奥氏体不锈钢表面分别堆焊Ni40和Ni60合金粉末。等离子堆焊工艺参数如表4.3所示。试验过程中采用的等离子堆焊设备如图4.1所示。其基本原理如图4.2所示。等离子堆焊设备包括转移弧电源和非转移弧电源。阴极和喷嘴之间产生的电弧叫做非转移弧，阴极和工件之间产生的电弧叫做转移弧[12]。转弧是堆焊的主要热源[44]
。等离子堆焊设备还包括电气控制系统、摆动机、工作气供给系统、送粉器、焊枪、循环冷却水系统，工件移动机等结构。等离子堆焊过程如下：
（1）非转移弧引弧，阴极和喷嘴之间产生电弧，借助非转移弧在阴极和工件之间引燃转移弧。
（2）关闭非转移弧，利用转移弧产生的热量熔化合金粉末和母材表面，使合金熔敷在母材表面。
（3）调整母材和焊枪的相对移动速度、焊枪的摆动幅度、送粉速度控制堆焊层的厚度和宽度。由于等离子弧能量集中、热输入大，所以在堆焊过程中容易产生较大的残余应力，进而容易形成裂纹，因此在焊前将母材在400℃下保温2h，焊后将堆焊试件放在蛭石粉中缓冷至室温，降低熔池的冷却速度，减少试件的残余应力，进而降低堆焊试件的裂纹形成倾向[12]。图4.2 等离子堆焊原理示意图 Fig. 4.2 Schematic diagram of PTAW
4.3 冲击试验
材料在低温下服役重要的性能指标就是低温冲击韧性[45]，通过常温和低温下的冲击试验确定AISI304及AISI304表面堆焊硬质合金在不同温度下的冲击韧性是非常有必要的。把AISI304加工成长度为55mm，横截面为10mmX10mm的方型截面的标准冲击试样，在试样长度中间开V型缺口。将表面堆焊Ni40和Ni60硬质合金的AISI304按图4.3加工成冲击试样，堆焊层和母材厚度各为5mm，表面堆焊Ni40硬质合金的试件分别在母材侧、堆焊层侧、堆焊层和母材搭接侧开V型坡口。表面堆焊Ni60硬质合金的试件在母材侧开V型坡口。V型缺口夹角45°，其深度为2mm，底部曲率半径为0.25mm。各组试样分别在常温、-60℃、-100℃、-140℃和-196℃温度下进行夏比V型坡口冲击试验。试验中所采用的低温冲击试验设备如图4.4所示。将冲击试样放入低温冲击试验机配套的低温箱中，吹入液氮，试样温度持续下降，冷却至温度后，在此温度下保温20分钟，然后通过自动推送装置，依次将冲击试样从低温箱中推入到试样台上，进行冲击试验。为了研究AISI304在常温和低温下的塑性和强度的变化，通过常温和-196℃的拉伸试验测量AISI304在室温及低温下的屈服强度、抗拉强度断后伸长率和断面收缩率。
常温拉伸试验的试样、试验方法等*按GB228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行，试样尺寸为φ5mm标准短试样。 低温拉伸试验的试样、试验方法等按GB/T13239-2006金属材料低温拉伸试验方法进行，试样尺寸为φ5mm短试样。低温拉伸试验设备如图4.5所示。(A) 为配套的液氮冷却装置，(B)为低温环境箱内部结构，环境箱里为拉伸试样，铁丝状为热电偶。(C)左侧为环境箱外观，右侧为温度控制器(显示为-81)℃，环境箱背部白色管为液氮输送管因为已经结霜，所以为白色。试验过程中将试样装夹到低温拉伸试验机上，向低温箱中通入液氮，达到设定温度后，保持20分钟，进行拉伸试验。
4.5 显微硬度测试
使用型号为MVC-1000B维氏硬度计测量AISI304+Ni40和AISI304+Ni60从母材到堆焊层在深冷处理前及深冷处理后的硬度梯度，总结深冷处理对材料硬度的影响。MVC-1000B维氏硬度计使用载荷为1000g，加载时间为15s。首先在常温下对各试样进行硬度测试，再对各试样进行深冷处理，深冷处理的温度分别是-60℃、-100℃、-140℃和-196℃，深冷处理时间为2小时。深冷处理后再对各试样进行硬度测试，对比深冷处理前后的硬度变化。
4.6 低温对材料形状尺寸的影响
1）把AISI304加工成φ10×22mm的试样，分别测量其在常温和-196℃下的直径和长度，计算AISI304在-196℃下长度方向和直径方向的尺寸改变率。
2）把AISI304加工成φ50×20mm的阀瓣模拟试样，表面研磨平整，光洁度达到▽10，经过-196℃两小时的深冷处理后在室温下用测微计测量表面的不平整度。测量完成后再将其表面研磨平整，光洁度达到▽10再对其进行-196℃两小时的深冷处理之后再测量其表面的不平整度。
4.7 显微组织观察
为了研究深冷处理对材料微观组织的影响，在深冷处理前后利用
Nikon-MA100金相显微镜和ZEISS EVO 18扫描电子显微镜对AISI304和堆焊层组织Ni40和Ni60进行原位观察，用MVC-1000B维氏硬度计在试样上留下压痕做标记，对比深冷处理前后的压痕附近金相照片和扫描照片。试样制备过程如下所示：
1）利用线切割切取试样；按照如图4.6示意图从堆焊层中间区域切取试样，避免在起弧和收弧处切取试样。试样尺寸为15mm×15mm×15mm，试样截面如图4.7所示。
图4.6 切取试样位置示意图 Fig. 4.6 Schematic of sample locations
图4.7 试样尺寸 Fig. 4.7 The sample size
2）用200~1500#砂纸打磨试样； 3）利用抛光剂进行抛光；
4）用化学试剂腐蚀试样，AISI304所选用的腐蚀剂为HCl:HNO3=3:1；Ni40和Ni60采用电解腐蚀，抛光液: 10g草酸+100mLH2O；电压：6V；时间：10s。
4.8 XRD物相分析
深冷前后为了进一步研究深冷处理对AISI304、Ni40、Ni60硬质合金物相的影响，利用型号为岛津XRD-6000的X-射线衍射仪在深冷处理前后分别进行物相分析，对比深冷处理前后材料物相的变化。试样制备过程如下所示：
1）利用线切割在母材和堆焊层分别切取试样尺寸为10mm×4mm×4mm
2）用200~600#砂纸打磨试样使其表面平整；
3）超声波清洗。
4.9 冲击试样断口分析
要研究低温钢低温下的断裂性能，对断口分析的研究*。对冲击后的试样进行宏观和微观断口分析，可以确定材料在不同温度下的断裂类型。裂纹的萌生与扩展是材料断裂的两个过程，裂纹形成功和与裂纹扩展功共同构成了夏比按照如图4.6示意图从堆焊层中间区域切取试样，避免在起弧和收弧处切取试样。试样尺寸为15mm×15mm×15mm，试样截面如图4.7所示。
图4.6 切取试样位置示意图 Fig. 4.6 Schematic of sample locations 图4.7 试样尺寸 Fig. 4.7 The sample size
2）用200~1500#砂纸打磨试样；
3）利用抛光剂进行抛光；
4）用化学试剂腐蚀试样，AISI304所选用的腐蚀剂为HCl:HNO3=3:1；Ni40和Ni60采用电解腐蚀，抛光液: 10g草酸+100mLH2O；电压：6V；时间：10s。
4.8 XRD物相分析
深冷前后为了进一步研究深冷处理对AISI304、Ni40、Ni60硬质合金物相的影响，利用型号为岛津XRD-6000的X-射线衍射仪在深冷处理前后分别进行物相分析，对比深冷处理前后材料物相的变化。试样制备过程如下所示：
1）利用线切割在母材和堆焊层分别切取试样尺寸为10mm×4mm×4mm
2）用200~600#砂纸打磨试样使其表面平整；
3）超声波清洗。
4.9 冲击试样断口分析
要研究低温钢低温下的断裂性能，对断口分析的研究*。对冲击后的试样进行宏观和微观断口分析，可以确定材料在不同温度下的断裂类型。裂纹的萌生与扩展是材料断裂的两个过程，裂纹形成功和与裂纹扩展功共同构成了夏比与本文相关的论文有：91视频黄色网91视频看看簧色在草珊瑚牙膏的应用
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