概况

近几年，随着石油化工、页岩气工业的发展，特别是液化天然气LNG的广泛应用，对超低温工况下应用的超低温设备如闸阀、止回阀、球阀的可靠性、适应性、稳定性和密封性要求也越来越高。一般将应用在介质温度-40℃以下的阀门称作低温阀，应用在介质温度-101℃以下的阀门称作超低温阀门。

超低温球阀主要应用于液化天然气、液化石油气以及空分行业的装置上，输出的液态低温介质有：液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等。这些介质不但易燃易爆，而且在升温或者闪蒸时会发生气化，气化时体积急剧膨胀，如果输送这些流体的阀门中有密闭阀腔且结构设计不合理，则会造成阀腔超压，从而导致介质泄漏，甚至阀门开裂造成事故。

密封圈作为主要部件，对LNG超低温设备可靠性、稳定性的保证起着重要作用。研究开发低温阀门密封圈，是大科学工程等科研装备应用和发展的重要保证，具有非常重要的科学和实际意义。目前国内外超低温设备密封件设计主要参考的标准包括API-6D-2008和英国BS6364。

有谛®工业密封SUL系列弹簧U封圈是LNG超低温阀密封的最佳选择。

优点

—具有非常好的密封性能；

—密封压力高；

—承受温度的剧烈变化；

—当表面不理想时具有良好的密封能力；

—便于安装；

—储藏寿命长；

材料由进口耐低温的高分子材料加工精制，内置经耐低温处理的不锈钢防腐弹簧组合而成。

技术数据工作压力：最大动态负载40Mpa；最大静态负载80Mpa
速度：从静态到缓慢旋转或回转运动
工作温度：-200℃至+260℃

工作原理浮动球式球阀的密封依靠介质的压力，把球体推向下游的密封面，从而达到密封的要求。所以一般浮动球式低温球阀的密封结构为上游密封圈采用弹簧预紧式密封结构，泄压采用在球体上钻孔的方式。由于上游介质的压力高，一般阀门的泄压方向都采用向上游泄压。弹簧预紧式阀座可以使球体在弹簧的作用下，压向下游密封圈。这种密封结构的好处是使密封更可靠，同时球阀开启扭矩也会减小。球体上钻孔可以使阀腔与阀门上游相通，避免阀腔因介质气化膨胀而局部升压。

固定球式超低温球阀的密封一般是双向密封，即上下游密封圈要同时起到密封的作用。上游密封圈用单活塞式密封阀座，下游密封圈用双活塞式密封阀座。单活塞阀座的原理为单向活塞式的作用，在密封副的设计上，考虑到因密封面两个方向作用力的差值而产生的作用力方向的不同，从而使密封副在压力差的推动下，产生相应方向的活塞运动（单活塞效应）。正常压力下前阀座单活塞密封示意图见图1，在上游管道正常推力P1大于反向推力P2时（P1>P2），在压力差的作用下，把密封圈压向球体，达到密封；而在阀腔压力升高时，在此压力的作用下，推开密封圈，使阀腔里的气体泄向上游管道。

图1 正常压力下前阀座单活塞密封示意图   

中腔泄压时前阀座单活塞密封示意图见图2，当阀门中腔有异常压力时，中腔压力大于流体压力，且压力差产生的推力满足P3>P4+P5(P3为阀腔压力作用在图示作用面上的推力,P4为流体作用在阀座上端推力，P5为弹簧推力)，阀座在压力的推动下，离开球体，泄放压力。

图2 中腔泄压时前阀座单活塞密封示意图

双活塞阀座的原理与单活塞阀座的原理类似，只是在密封圈的设计上，要保证无论在下游管道压力高于阀腔压力时，还是在阀腔压力高于下游管道压力时，密封圈都能达到密封，从而避免阀腔气体向下游泄压并保护下游管道（双活塞效应）。正常压力下后阀座双活塞密封示意图见图3，在正常压力方向，由于阀腔压力P6小于阀座弹簧压力P7与流体压力作用在图示作用面上压力P8之和(P6正向流体压力P10，阀座在压力作用下也会压向球体，阻止介质通过。

图3 正常压力下后阀座双活塞密封示意图


图4 存在反向压力时后阀座双活塞密封示意图