2019年12月27日20時45分，随着“長五”首席指揮員的點火口令三、二、一、點火，代表了我國最大推力新一代運載火箭的“長征五号運載火箭”在海南文昌一飛沖天，烈烈的轟鳴聲夾着浙江三方全體員工的歡呼聲，宣告浙江三方的低溫調節閥再次圓滿完成了“長五”燃料加注任務。

此次浙江三方控制閥股份有限公司提供的低溫真空絕熱調節閥、低溫發泡調節閥、低溫蝶閥、低溫球閥主要應用于低溫加注系統。該系統對閥門要求極為嚴苛，需滿足三種低溫介質：-253℃液氫、-196℃液氮、-183℃液氧的流量調節。為嚴格保證燃料溫度的穩定性，低溫真空絕熱調節閥的真空腔漏放氣速率必須≤5×10-6Pa·L/s，真空度必須≤1.33×10-3Pa。

浙江三方憑借持之以恒、砥砺前行的工匠精神，積極開展技術研發，針對低溫真空調節閥的材料選用、工藝處理、結構設計進行了全面的可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性、環境适應性分析。經過三方人不懈努力，終于在2019年9月完成産品生産，經壓力試驗、密封性試驗、調節性能試驗、低溫試驗、漏放氣速率檢測等一系列測試驗證，低溫閥各項性能指标滿足要求并交付使用。

三方人在赓續奮鬥中秉承了航天精神。在置身關系民族命運的關鍵領域，心懷夢想、自主創新，勇立潮頭、銳意進取，在建成航天強國的前進道路上奮力奔跑，協同推進我國航天事業向大向強跨越發展！

下面讓我們一起進入科普時間(“胖五”和低溫調節閥)

01

來認識下今天的主角——

“胖五”(長征五号運載火箭)

02

淺談低溫閥調節閥設計

一、前言

低溫調節閥在空分、LNG、化工等行業自控系統中應用非常廣泛。作為自控系統的重要裝置，低溫調節閥的性能和可靠性的高低将影響整個系統的安全性和生産效率。低溫調節閥屬于特種閥門，除了要符合調節閥的相關标準規範要求外，在材料、結構和側試等方面還有許多特定要求。正确合理的設計将顯著提高低溫調節閥的性能和可靠性，從而提高系統運行安全性和經濟性。

二、材料選用及工藝處理

閥門總的選材原則有如下三方面：滿足使用性能要求、有良好的工藝性、有良好的經濟性。

低溫調節閥作為特種閥，選材還須滿足以下條件:

1)适用低溫調節閥的最低使用溫度。

2)符合耐介質的腐蝕性等要求。

3)在低溫工作溫度下，材料的組織應穩定。

4)閥内件的材料應能避免在頻繁操作情況下引起卡阻、擦傷和咬合等現象。

5)閥内件的材料耐腐蝕性應不低于閥體材料。為了提高低溫調節閥的可靠性，必要的工藝處理和檢查不可缺少。

低溫調節閥零部件材料的選用可參照《GB/T24925 - 2010低溫閥門技術條件》中附錄Ao其中，奧氏體不鏽鋼具有耐低溫、耐腐蝕等特性，是應用最為廣泛的低溫閥門材料。

為使低溫調節閥在低溫下密封性良好，閥芯和閥座的低溫收縮率應保持一緻，應選用相同牌号的材料。用于一101℃以下的深低溫閥門，其閥體、閥蓋、閥瓣、閥座和閥杆等零件在精加工前應進行深冷處理，使得零件的組織和尺寸在低溫下保持穩定。

奧氏體不鏽鋼應作固溶處理，使碳化物充分溶解，以獲得均勻的奧氏體組織。由于奧氏體組織是面心立方結構，低溫性能良好，在低溫下依然有很好的塑性。固溶處理不僅使奧氏體不鏽鋼能避免晶間腐蝕，還能提高材料的低溫塑性。

低溫沖擊試驗和無損檢測應符合(((JB/T7248閥門用低溫鋼鑄件技術條件》規定。每批次生産的鑄件，最初三個鑄件應進行100%射線檢測并達标。

三、結構設計要求

GB/T24925一2010 BS6364; 1984 (R1998)和MSSSP一134一2006三個标準中有關低溫截止閥結構要求的條款，可作為低溫調節閥結構設計的參考。

1)焊接式閥體應設計與低溫測試等裝置相連接的結構，以便于閥門進行相關測試。

2)閥蓋應采用長頸結構，以保證填料函底部的溫度在0℃以上，填料不被凍傷。頸部的伸長量參考BS6364; 1984 (R1998)和MSS SP一134一2006中低溫截止閥的規定值。

3)為使低溫調節閥的結構盡量可靠，閥内件的結構形式應盡量簡單。

4)為使低溫調節閥的結構盡量可靠，閥内件的結構形式應盡量簡單。但是如用于閃蒸、汽蝕等苛刻工況，則需要選用相應的内件結構方案。

5)當低溫調節閥用于冷箱内，閥體之外冷箱之内填充有珠光砂等保溫隔熱材料。如果閥門有故障則需要扒開珠光砂之後才能實施檢修和更換閥内件，施工周期長且代價大，維修保養十分不便。為便于維護，冷箱内低溫調節閥應設置頂部維修結構，在不扒砂時可以維修保養。這種結構通常有兩類，一類是無錫工裝的低溫鋁角閥，在加長管外安裝有一個特定的保溫筒，将加長管以上的部位和珠光砂隔離開。維修保養時不用扒砂，在保溫筒之内即可實施操作。缺點是需要拆解閥門，待更換閥内件後再安裝還原。另一類是維士威公司的低溫鋁角閥，其本身就具有頂部抽芯功能，無需安裝保溫筒，隻需拆開填料函(維修操作區處于冷箱之外)即可進行檢修和更換閥内件，操作簡單并且安全。

四、脫脂處理及檢測

為使低溫調節閥在低溫時動作正常及密封性能良好，主要的閥門零件需要進行脫脂處理。如果零件的運動配合面上存在油脂，低溫時油脂變成固體并貼在配合面上，将阻礙閥内件運動，将會發生卡阻、摩擦等現象;如果閥内件的密封面上存在油脂，低溫時油脂變成固體卡在閥芯和閥座之間使得密封失效。

脫脂清洗通常采用超聲波清洗法，也可采取脫脂劑中浸漬和白色非棉布擦洗相結合的方法。脫脂清洗的注意事項可參照JB/T 6896一2007

低溫調節閥用于空分裝置(制氧機)中，通常需要按氧用閥的标準嚴格脫脂清洗。閥門組裝前所有相關零部件及工具應脫脂處理，而後由專職檢查人員作禁油檢測合格後，方可進行下道工序。低溫調節閥不用于空分裝置(制氧機)中且用戶沒有脫脂要求，也應進行脫脂處理，而後隻需用白光肉眼檢查，無可見油脂和污染物即可。

JB/T10530一2005, JB /T 6896一2007, IGC Doc33/97/E這三個标準中均包含禁油檢測規定。JB/T10530一2005隻有定性分析法，其他兩個标誰還包含定量分析法。JB/T 6896-2007将油脂殘留量的等級劃分最細緻(分C1, C2, C3三類)，應用較為廣泛。禁油檢測的接收準則參照JB /T 68%一2007相關規定。

禁油檢測的常用方法有以下幾種:

1)油分濃度測定法:用四氯化碳擦洗被測表面，采用油分濃度測定儀測定清洗液，通過數學公式算出表面殘油量。屬定量分析法。

2)質量法:用四氯化碳(分析純)擦洗被測表面，使表面上的油及油脂溶解在四氯化碳中，然後加溫使擦洗液四氯化碳揮發，獲得油脂殘留量。屬定量分析法。

3)紫外線照射法;用波長320一380nm的紫外線光照射被測表面，不出現熒光為合格。不能用于檢查殘留的動物油和植物油。屬定性分析法。

4)樟腦檢查法:将擦抹被測表面的濾紙放人蒸餾水中，再放入直徑小于1mm的樟腦粒。如樟腦粒不停地轉動，則禁油檢測達标。屬定性分析法。

5)用白光直接肉眼檢查:要有足夠亮度的白光。屬定性分析法。适用于對脫脂要求較低的場合。

五、低溫測試

1)隻有用戶提出要求或型式試驗時，才需要進行低溫測試。

2)低溫調節閥首先應作常溫測試，合格後再低溫測試。常溫測試應符合《GB/T 4213一2008氣動調節閥》規定。低溫測試前應清除閥門内的水分和油脂。

3) MSS SP一134一2006, GB/T 24925一2010, BS6364:19&4 (R1998), EN 12567一2000這些标準均有低溫測試條款，但都是針對低溫通用閥門的标準，但是其中對低溫截止閥的相關要求可供低溫調節閥的低溫測試參考。低溫測試裝置的布置及測試要求可參照((BS6364; 1984(R1998)附錄A低溫試驗》。

4)低溫調節閥的低溫測試應同時滿足調節閥和低溫閥的相關标準規定。由于低溫調節閥的執行器推力是根據工況的關閉壓差進行選擇，而通常關閉壓差值小于公稱壓力值，因此最大的低溫密封試驗壓力不得超過關閉壓差值。低溫調節閥的低溫測試項目包括:低溫洩漏量測試、低溫動作測試、填料密封測試及墊片密封測試。

低溫測試的介質為0.35MPa氦氣，低溫冷卻介質為液氮，測試項目按上述規定。如果低溫調節閥的關閉壓力小于0.35MPa，應以關閉壓力值作為試驗壓力值。

低溫調節閥的洩漏量允許值不得參照常溫調節閥相關标準，應按照BS 6364; 1984 (R1998), EN 12567一2000規定的洩漏量允許值根據試驗壓力值轉換并計算，得到的數值可作為低溫調節閥的洩漏量允許值。如果兩個标準轉換後的數據不同，則按較小的數值作為洩漏量允許值。低溫動作時閥門應動作靈活，無卡阻、無爬行等現象;填料部位和墊片部位應無可見洩漏。

六、結語

低溫調節閥同時具備低溫閥和調節閥的特性和要求。在設計和應用過程中将兩者充分兼顧，低溫調節閥将獲得良好的使用性能和較高的可靠性。

素材由浙江三方提供，全球閥門網編輯。

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