球（qiú）閥由於結構簡單（dān），安裝空間小，並且球閥依靠介質力密封，不受外部（bù）驅動力的影響，因而被（bèi）廣泛（fàn）應用於各工況中。目（mù）前，LNG接收站普遍（biàn）采用超低溫球閥，超低溫球閥的數量占整個LNG接收站閥門數量的80%，在使用中存在超低（dī）溫球閥內漏的現象（xiàng）。本文基於低溫閥門的設計準則及閥門密封（fēng）性能的基本理論，對（duì）影響超低（dī）溫球閥（fá）密封的要素進行了分析。
設計準則
由於（yú）工況溫度極低（dī），使超低溫閥（fá）門的設計與製造麵臨一係（xì）列的技術難題，例如，材料的選擇、低溫密封、結構設計、固溶處理、深冷處理（lǐ）、絕（jué）熱、質（zhì）量檢測、維修、安全等（děng）。為此對（duì）於低溫閥門（mén）的設計有著一係列嚴格的標準，國際上主要采用標準BS6364《低溫閥門》和MSSSP－134《對低溫閥門及其閥體/閥（fá）蓋加長體的要求》，這兩個標準較全麵地規（guī）定了低溫閥門設計和製造的要點和（hé）規則。標準JB/T7749《低溫閥門技術條件》是根（gēn）據BS6364《低溫閥門》轉化而成。
閥門生（shēng）產廠家在設計低溫閥門時，除了應遵循一般閥門的設計原則外，應根據（jù）使用的條件，遵循低溫閥設計的特（tè）殊要求。
①閥門不應成為低溫（wēn）係統的一個顯著（zhe）熱源（yuán）。這是因為熱量的流入（rù）除降低熱效率外，如流入過多，還會使內（nèi）部流體急速（sù）蒸發，產生異常升壓，造成危險。
②低溫介質不（bú）應對手（shǒu）輪（lún）操作及填料密封（fēng）性能產（chǎn）生有（yǒu）害的（de）影響。
③直接與低溫介質接觸的閥門組合件應具有防爆和防火結構。
④在低溫下工作的閥門組（zǔ）合（hé）件無法潤滑，所以需要采取結構措施以防止摩擦件擦傷。
在低溫閥門設計過程中，除了考慮低溫閥門的流通能力等一般性要求外，還需要考慮一些其（qí）他指標，以便更好地對低溫（wēn）閥門的技（jì）術（shù）水平進行評價。通常通（tōng）過衡（héng）量能量消耗是否合理對低溫閥門的技術水平進行評價。
①低溫閥門的絕熱性能。
②低溫閥門的冷卻性能。
③低溫閥門啟閉密封件的工作性能。
④低溫閥門表麵不結冰的條件（jiàn）。
低溫閥門與通用閥門的工作環境有很（hěn）大（dà）的區別，在（zài）低溫閥門設計、製造和檢驗等過程中除了要遵守閥（fá）門設計、製造和檢驗的（de）一般規則外，還應當注意低（dī）溫閥門所（suǒ）處的環境而進行適當（dāng）的調整。
基本理論
影響閥門密封因素主要有密封（fēng）副結構、密封麵比壓、介質的物理性質及密封副的質量等。但隻有在真正了解閥門密封原（yuán）理的情（qíng）況下，充分考慮各種影響其（qí）密封性能的因素，才能防止泄漏和保證（zhèng）密封（fēng）。
密封（fēng）要素
盡管球閥結構簡單，但是（shì）由於其為介質壓力自密（mì）封（fēng）閥門，加之（zhī）球（qiú）體的特殊結構，因此影響球閥最終是否密封的要素（sù）很（hěn）多。
1、密封副質量
球閥密封副的質量主要表現（xiàn）為球體（tǐ）的圓度和球體與閥座密封麵的（de）表（biǎo）麵粗（cū）糙度。球體（tǐ）的圓度（dù）影響球（qiú）體與閥座的吻合度。如果吻合度高，則（zé）增加流體沿密封麵運動的阻力（lì），從而提高（gāo）密封性。一般要求球體的圓度為9級。
密封麵表麵光潔度對密封的影（yǐng）響很（hěn）大。當光潔度低、比壓小時，滲漏量增加。而當比壓大時，光潔度對滲漏量的影響顯著（zhe）減小，這是因為（wéi）密封（fēng）麵上的微觀鋸齒狀尖峰被壓平了，軟密封麵的光潔度對密封（fēng）性能的（de）影響比（bǐ）金屬（shǔ）對金屬的剛性密封小很多。根據隻有當密封副之間的間隙小於流體分子直徑時才能保證流體不（bú）泄漏的觀點，可以認為，防止流體（tǐ）滲漏（lòu）的間隙（xì）必須小於0.003μm。但是，即使（shǐ）經過精細研磨的（de）金屬表麵凸峰高度仍然超（chāo）過0.1μm，即比水分子直徑還要大30倍。由此可見，隻依靠提高密封麵光潔度的方法（fǎ）來提高密封性，事實上是難以做到的。密封副（fù）質量除（chú）了影響密封性外，還直接影響球閥的使用（yòng）壽命，因此，製（zhì）造時必須提高密封副質量（liàng）。
2、密封比壓
密封比壓是（shì）指（zhǐ）作用於密封麵單位麵積上的壓力。密封比壓是由閥前（qián）與閥後（hòu）壓力差及外加密封力所產生的（de）。比壓的大小直接影響球閥的密封性、可（kě）靠性及使用壽命。滲漏量與壓力差成（chéng）反比。試驗（yàn）證明，在其他條件相（xiàng）同的情況下，滲漏量與壓（yā）差的（de）平方成反比，因此，滲（shèn）漏量會隨著（zhe）壓差的增長（zhǎng）而（ér）減少（shǎo）。而壓差是決定密封比壓的重要因素（sù），因此密封比壓對於超低溫球閥（fá）密封（fēng）性能至關重要。施加在球體上的密封比壓也不（bú）能過大，過大是有利於密封，但會（huì）增加閥門操作轉矩，因此（cǐ）合理的（de）選擇密封比壓，是（shì）保證超低溫球閥密封的前提。
3、流體的物理性質
（1）粘度
流體的滲透能力與其粘度緊密相關。在其他（tā）條件相（xiàng）同的情況下，流體粘（zhān）度越大，其滲透能（néng）力越小。氣（qì）體與液體的（de）粘度相差很大。①氣體的粘度比液體的粘度小幾十倍，故其（qí）滲透能力（lì）比（bǐ）液體強。但是飽和（hé）蒸汽例外，飽和（hé）蒸（zhēng）汽容（róng）易保證密封。②壓縮氣體比液體更容易滲漏。
（2）溫（wēn）度
流（liú）體的滲透能力取決於引起粘度改變的溫度。氣體的粘度隨溫度的升高而增大，它與氣體的（de）溫度的開方成正比。液體的粘度則相反，它隨溫（wēn）度的升高而急劇減小，它與溫度的立方成反比。此外，因（yīn）溫（wēn）度變化而引起的零件尺寸的改變將造成密封區內（nèi）密封壓力的變化，並能破壞密封。對於低溫（wēn）流體的密封其影響尤為（wéi）顯著。因為與流體接觸的密封副通常比受力件的溫度更低些，這就引起密封副部（bù）件收縮而鬆弛。在低（dī）溫狀態下，其密封是複雜的，多數密封材料在低（dī）溫下失（shī）效。因此，在選擇密封（fēng）材料時應考慮溫度的影（yǐng）響。
（3）表麵親水性
表（biǎo）麵（miàn）親水性對滲漏的影響是毛細孔特性所引起的，當表麵有一層很薄的油膜時，破壞了接觸麵的親水性，並且堵塞流體通道，這樣就（jiù）需要較大的壓力差才能使流體通過毛細孔。因此有些球閥采用密封脂（zhī），以提（tí）高密（mì）封性和使用壽命。在采用油脂（zhī）密封時，應注意在（zài）使用過程中如油膜減少，應補充油脂。所采用的（de）油脂應不溶於流（liú）體（tǐ）介質，也（yě）不應該蒸發、硬化或其他化（huà）學變化。低溫球閥不適（shì）合（hé）采用密封脂，在超低（dī）溫工況下，大多（duō）的油脂會（huì）玻璃化。
4、結構尺寸
（1）密封（fēng）副結構
由（yóu）於密封副（fù）不是絕對剛性的，它在密封力作用下或（huò）溫度變化等因素的影響下，結構尺寸必然發生變化，這便會改變密封副之間的相互作用力，其結（jié）果是密封性能降低。為補償這種變化，應使密封件具有一（yī）定的彈性變形（xíng）。目前，有些球閥閥座采用具有彈性補償或金屬彈性支撐的（de）結構形式，有的球體還采用彈性球結構。這些都是改善密封（fēng）性能（néng）的一種積極形式。
（2）密封麵寬度
密（mì）封麵（miàn）的寬度（dù）決定毛（máo）細孔的長度。當寬度加（jiā）大時（shí），流（liú）體沿毛細（xì）孔運動路程成正（zhèng）比增加，而泄漏量（liàng）則反比地減小。但實際上並非如此，因為密封副的接觸麵不能全部吻合，當（dāng）產（chǎn）生變形後（hòu），密封麵的寬度不能全部有效的起到密封作用。另一方麵，密封（fēng）麵寬度（dù）的增加，要（yào）增（zēng）大所需要的密封力（lì），因此合理地（dì）選擇密封麵寬度也是比較重（chóng）要的。
（3）密封（fēng）圈尺寸
超低溫球閥普遍采用PCTFE密封圈，而PCTFE在低溫下其線膨（péng）脹係數遠高於金屬，因此在低溫下PCTFE密封圈會因收縮而使尺寸變小，其結果是導致（zhì）與（yǔ）球體的密封比壓降低及（jí）其（qí）與閥座間產生泄漏通（tōng）道（dào）。因此PCTFE密封圈的尺寸也是影響超低溫球閥密封的重要因素，設計時需考（kǎo）慮低溫下尺（chǐ）寸收縮的影響，工藝（yì）上（shàng）還要采用冷裝配工（gōng）藝。
針對現有LNG接收站超（chāo）低溫（wēn）球閥普遍存在內漏現（xiàn）象，基於低溫（wēn）閥門設計（jì）準則及閥門密封的基本理論（lùn），從密封副質量、密封比壓、流體物理性質及密封副的結構（gòu）和尺寸等影響超低溫球閥密（mì）封的要（yào）素進行分析。影（yǐng）響超低溫球閥的密封要素還有很多（duō），諸如球體的剛度及裝配時（shí）球心是否和閥座密封麵同心等等。密封比壓及密封副的結構和尺寸是影響超低溫球（qiú）閥密封的重要要素，設計時必須（xū）予以充分考（kǎo）量。
