本⽂介绍了LNG接收站、天然⽓液化⼯⼚⽤低温阀门的应⽤概况。重点针对LNG领域苛刻⼯况⽤J-T阀的选型要点进⾏论述。总结提出低温阀门⼯程设计的注意事项。并提出国产阀门推⼴应⽤的下⼀步⼯作建议...... LNG作为⼀种⾼效的、可储存的清洁能源，在产业链的各个环节上都表现出⼴阔的发展前景。国内天然⽓液化⼯⼚主要以⼩型为主，湖北黄冈最⼤处理规模已达到120万吨/年的液化能⼒。国内LNG接收站储备规模也在不断扩⼤，截⾄⽬前中国海油已投产6座LNG接收站，LNG年接收能⼒超过2400万吨/年。
在LNG产业的快速发展过程中，与其配套的低温阀门需求量与⽇俱增。由于LNG具有易燃易爆超低温的显著特点，⽽且LNG⼯⼚通常地处海边盐雾环境，因此对低温阀门的选型设计提出了更⾼的要求。⽬前国内⼤部分站场的LNG⽤深冷阀门仍需进⼝，有些苛刻⼯况⽤低温阀门仍被国外所垄断，如J-T阀，⼤型LNG储罐的呼吸阀，⼤⼝径、⾼磅级阀门等。尽管国内材质设计满⾜低温要求，但某些零部件的承压和密封性能仍需改进完善。
LNG⽤低温阀门型式
⼩型天然⽓液化⼯⼚中，低温阀门主要集中在液化单元和LNG储存单元，压⼒等级不⾼，内径较⼩，其
中较为苛刻⼯况为混合制冷循环⼯艺还⽤低温混合制冷剂节流阀喝LNG节流阀这种多级降压调节阀。据粗略统计，⼀般液化⼯⼚⽤低温阀门数量约占整个⼯⼚阀门总量的30%。在LNG接收站中（主要指接收能⼒200万吨/年以上的⼤型站场），低温阀门数量在2000个左右，其中⼩尺⼨阀门数量约700个，低温阀门占全部阀门的90%以上，部分阀门压⼒等级较⾼，⼝径较⼤。
LNG领域涉及的低温及超低温⼯况阀门主要包括单座直通阀（包括⾓阀）、球阀、蝶阀、截⽌阀、⽌回阀和安全阀。LNG苛刻⼯况⽤阀门的选型要点
LNG苛刻⼯况⽤阀门举例
J-T阀是LNG液化⼯⼚中运⾏⼯况最为恶劣的调节阀之⼀。⽬前采⽤最多的液化⼯艺流程是混合制冷剂循环，分别采⽤制冷剂J-T阀和LNG J-T阀对混和制冷剂和天然⽓进⾏节流降压。混合制冷循环所⽤2个J-T阀，都在-150℃以下的超低温环境，在阀门正常开启的条件下，J-T阀两端承受的压⼒通常在30～80bar之间。由于J-T阀处于⾼压差和超低温环境，易产⽣⽓蚀，阀芯、阀座和阀体的表⾯容易损坏。若阀芯受损关不严，阀门在全关位置会出现泄漏、结霜现象。⽽且⼯艺上对J-T阀的性能要求较⾼。为达到制冷效果，使⽤过程中需保证阀两端压差和出⼝温度稳定，同时装置变负荷时需对J-T阀进⾏精确调节。因此，在J-T阀选型中，除了要遵守低温阀门设计的⼀般规则外，还须考虑在⾼压差⼯况对阀内件选型设计的特殊要求。
减温减压装置技术要求
J-T阀选型的特殊要求
1: 阀内件结构性能对⽐及其选型
⼀般冷剂⽤J-T阀和LNG J-T阀的压差⽐都在0.9以上，需采⽤多级降压⼿段。⽬前，阀内件设计的基本思想是曲折通道、多级减压、扩⼤流动区域和多孔设计等。这种结构的阀内件可以使⾼速流体在通过阀芯、阀座时每⼀点的压⼒都⾼于在该温度下的饱和蒸汽压，主要有两种结构形式，多孔套筒式调节阀和迷宫式调节阀。
国外知名供应商产品的共性都是利⽤多级套筒实现逐级降压，区别在于对迷宫式和多孔式套筒结构的选⽤上，其中CCI、MASONEILAN、Copes Vulcan、SevernGlocon等主要⽣产迷宫阀，Fisher和Flowsever（Valtek）主要⽣产多
孔套筒阀。迷宫控制阀对流速的控制强于多孔套筒阀。在选择套筒阀级数时，若多孔套筒阀流速不满⾜要求，应选⽤迷宫阀。如采⽤迷宫阀芯，J-T阀寿命⾄少在两年以上，寿命是套筒阀5～10倍。套筒钻孔阀适⽤于⼩尺⼨的多级减压⼯况，⼤尺⼨选迷宫阀。迷宫阀量程范围较宽，但迷宫阀与多孔套筒阀相⽐价格更⾼。
2: 出⼝流速的控制要求
⾼压差产⽣⽓蚀，介质的⾼流速也直接影响阀体和阀内件的使⽤寿命，需通过多通道设计的⽅法进⾏分级减压，使调节阀内流体压⼒-速度曲线变得平稳过渡。因此，选择阀内件流道结构时，应重点控制介质流速，尽量使⾼速流体撞击，
阀内流体压⼒-速度曲线变得平稳过渡。因此，选择阀内件流道结构时，应重点控制介质流速，尽量使⾼速流体撞击，造成动能的消耗，进⽽减⼩⽓蚀、振动对阀门的磨损。应满⾜ISA标准给出的介质流出阀内件的速度和动压能的要求。
3: 防堵塞设计
在液化⼯⼚中，造成堵塞的原因主要有介质中存在⽔蒸⽓和CO2导致冰堵；管线吹扫不⼲净残留焊渣、铜屑等杂质造成脏堵。因此，需考虑多级减压套筒设计的防堵功能。尽量选择光滑平稳的流路，必要时应缩⼩阀座直径，以提⾼节流速度来提⾼“⾃洁”性能，还可配置⾜够刚度和推⼒（⼒矩）的执⾏机构。
LNG低温阀门选型关键技术
通⽤性低温技术要求
LNG领域涉及的低温或超低温阀门应满⾜如下基本要求：
①低温阀门须要加长阀盖，阀盖应为整体式螺栓连接结构；
②应装备加长阀杆，保证填料处于环境温度，所有阀杆都是防吹出结构。
③阀内件应易于拆卸，尤其是阀座可在线维护并易于更换，内件和密封能够快速从阀顶部拆卸，可在线维修。
④具有软密封结构的阀门应采⽤防⽕设计。
⑤所有球阀都应装有泄压装置。
⑥具有外密封结构的球阀、截⽌阀等应具有外密封性能。
⑦阀体、内件、阀盖、阀杆、执⾏机构等须设计成防静电结构。
低温阀门选型注意事项
【1】承压零部件的材质选择
材料质量是衡量阀门强度可靠性和使⽤寿命的⼀个重要指标。⽬前LNG⽤低温阀门推荐选⽤奥⽒体不锈钢材料，阀体常⽤牌号有A351 Gr.CF3M、A182 Gr.F316L、A182 Gr.F304L；阀芯常⽤牌号有A351
Gr.CF8M、A182 Gr.F316、A182 Gr.F304。
【2】密封⾯型式及其材质的选择
LNG⽤低温阀门通常采⽤硬密封结构。阀芯（或阀板）材质不低于316不锈钢，在⾼压差或易发⽣⽓蚀或闪蒸的场合考虑采⽤硬质不锈钢或斯泰莱合⾦，在阀芯（或阀板）和阀座上堆焊STL合⾦。LNG⽤低温球阀阀座密封推荐采⽤⾦属密封+嵌⼊式软密封，软密封材质可采⽤聚三氟氯⼄烯（PTFCE）。阀杆填料⼀般推荐采⽤“唇式密封+⽯墨”的结构。【3】阀杆延长长度的合理确定
对于LNG超低温介质，阀盖的延长量是关键的设计指标。现场LNG项⽬阀门外漏80%原因都源⾃⼚家为了节约成本没有配置⾜够的延长阀盖。BS6364以及壳牌（Shell）的MESC SPE77/200都对此长度有不同的要求。壳牌的延长度要求严格，但仅靠提⾼延长量要求来保证填料不结冰缺少现场依据，建议以BS6364的中对⾮冷箱阀门的要求为基础，综合考虑材质选择、当地环境露点值以及各⼚家项⽬经验等多种因素，通过热分析和实际的试验结论选择延长量。 【4】阀门配管附件的设计考虑
为防⽌破坏阀门的软密封结构，堆焊球阀两端应配置焊接短管。带短管的球阀要求可以在线焊接。对于DN⼤于等于
80mm的阀门，管道短管长度不⼩于150mm，建议短管材质与管道材质保持⼀致。此外，所有阀盖加长的阀门应有滴盘进⾏保冷，保证填料箱处于环境温度。滴盘需要跟阀盖满焊，材质与阀体保持⼀致。
进⾏保冷，保证填料箱处于环境温度。滴盘需要跟阀盖满焊，材质与阀体保持⼀致。
【5】低温阀门的核⼼试验项⽬
应对低温阀门材料进⾏检验，尤其对于国内产品，材料标准通常情况下要求较低，应做好相关试验检测项⽬，主要包括承压部件及焊接连接处的射线探伤测试、液体渗透等⽆损探伤试验。零部件在加⼯过程中必须进⾏低温深冷处理，使材料相变充分。在结构设计和材料检验满⾜要求的前提下，阀门的壳体液压测试、低压⽓密性试验、上密封泄漏测试（上密封结构）及低温泄漏测试是必须完成的测试项⽬。针对产品可以批量⽣产之前需进⾏低温冲击试验、常温性能试验、低温性能试验、⽆损检测、低温寿命试验等五⼤类试验。
国产低温阀门应⽤建议
⽬前国内LNG⾏业都不同程度地应⽤了国产化低温阀门。中⽯油和中⽯化都成⽴了国产化⼯作⼩组，与能源局指定的苏州纽威、⼤连⼤⾼以及中核苏阀等⼚家开展联合研制⼯作。中海油也在2“以下低温球阀中采⽤了国产球阀。下⼀步建议从以下⽅⾯做好低温阀门国产化⼯作的跟踪和推⼴⼯作
1）国产化实施⼯作应对照⼀套完整且严格的阀门设计与应⽤考核程序。从技术要求开始，提出覆盖产品设计、设计计算、原材料采购、原材料检验与⽆损探伤后合格、机加⼯及检验合格、热处理及检验合格、再次机加⼯及检验合格、清洗及检验合格、装配、检验与试验合格、专家鉴定、现场试验等⼀整套国产化实施程序，并配备每个步骤的评估标准。2）应充分考虑⾸次应⽤产品的国产化风险。对于3“以上球阀，⼤⼝径蝶阀、⽌回阀、截⽌阀等国产化产品，鉴于已有
业绩较少，在初次应⽤时建议应⽤场合尽量集中，避免产品过于分散，⼀旦发⽣泄漏将易于监测和发现。因此，建议优先选择⼩型液化⼯⼚、微型移动液化装置的液化单元进⾏应⽤推⼴。
3）应建⽴⽤户实地调研及产品后评估机制。⽬前国内LNG⾏业以⼩尺⼨国产低温球阀应⽤业绩最多，应通过项⽬⼤修期间的检修率考核⼤量应⽤阀门的使⽤情况，尤其针对批量采购⽽⾮试验性质的应⽤场合进⾏实地调研。针对新研制的少量应⽤的阀门，可设置⼀个考核期（8个⽉左右），⽤户记录产品的使⽤性能，并与国际⼀流产品的使⽤情况对⽐。结束语
本⽂⽴⾜LNG⾏业的长远发展前景，针对LNG产业链中两个关键环节，天然⽓液化⼯⼚及LNG接收站，梳理了常⽤低温阀门的使⽤情况。针对结构设计稍复杂、国产化难度较⼤的多级降压阀，详细分析了⼯艺要求及多级降压结构的选型要点。总结了已建站场在低温阀门设计及试验⽅⾯的关键注意事项。提出国产阀门推⼴应⽤的下⼀步⼯作建议：结合实际应⽤情况做好国产化考核流程、风险抑制、应⽤性能收集等⼯作，持续提升我国LNG⾏业的核⼼配套设备制造⽔平。
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