液化天然气(LNG)用超低温阀门的制造工艺控制

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[摘要] 系统地给了液化天然气（lng）用超低温阀门在深冷加工、清洗脱脂、装配、试验等工艺环节的控制要求，可指导国内超低温阀门制造过程控制。

[关键词] 液化天然气（LNG） 超低温阀门 工艺 深冷加工 清洗脱脂 装配 试验

中图分类号：TH134 文献标志码：A

1 、 概述

根据国家能源战略布署，海上液化天然气进口量正在不断增加。国际天然气联盟（International Gas Union）的消息显示，2012年我国天然气进口量达到了1480万吨，专家预测2015年我国液化天然气有可能达到4000万吨的规模。

随着液化天然气贸易的发展，我国陆上液化天然气工厂和接收站的建设也在紧锣密鼓的开展，这些项目建设中所需要的超低温阀门也正在逐步打破国外垄断，实现自主化研发和制造，在这一过程中，对超低温阀门的制造工艺进行严格控制，是保证液化气系统安全可靠运行的重要环节。

系统性地总结液化天然气（LNG）用超低温阀门制造工艺控制要求，是做好LNG超低温阀门生产的基础，是提升国内LNG行业阀门制造水平的必然要求。

2 、与制造工艺相关的主要特点

液化天然气（LNG）用超低温阀门属于特殊工况阀门，其具有很多独特的结构特点，仅

就其与制造工艺相关的主要特点总结如下：

工作温度为-163℃超低温，工作介质为液化天然气；全部为奥氏体不锈钢材质，有防铁

污染要求；加工精度要求较高；需深冷处理；需脱脂处理；需进行低温试验；需要进行微泄漏试验；

3、 材料检验控制

材料化学分析中，严格检验奥氏体不锈钢中S、P含量，因为这些杂质会降低材料的强度及低温冲击韧性。

除常规材料性能外，进行低温冲击性能测试，保证材料低温性能。

制造过程严格进行追溯性管理，制造完成后，进行材料PMI光谱分析，确保主体材质符合要求。

4 、 深冷及精加工要求

深冷处理，可以使材料中部分不稳定的奥氏体充分转变成马氏体，变形应力得到充分释放，使内应力重新分布，达到平衡状态。深冷处理采用-196℃液氮浸渍零件，根据工件最大壁厚计算降温时间，在温度稳定后保温2-4小时，低温浸渍处理至少包括2次常温到低温的温度循环，以使得组织转化充分。

零件严格进行精加工前的深冷处理，精加工工序应至少包括密封面研磨、阀杆上与填料配合部位磨削、精密配合面加工等。深冷处理后的零件不应再进行焊接、热处理工序，因为这些工序会产生新的应力集中。阀体、阀盖、阀瓣、阀杆等材料经深冷处理后，应达到均一的配合面加工要求，特别是中法兰密封部位和填料密封部位的要求，只有这样才能保证5.3.3.2节的装配要求。

5、 阀门装配试验区

为了保证液化天然气（LNG）用超低温阀门的产品质量，制造厂应建设清洁的装配试验区，装配试验区按以图1的工序流程进行资源配置。

图1 超低温阀门装配试验流程图

5.1 工作区要求

5.1.1 场地

场地设置为封闭的隔离区域。

5.1.2工作服

工作人员应穿干净的工作服和无尘鞋，接触已脱脂的零、部件应戴上清洁的塑料手套或干净的白布手套。

5.1.3清洁

地面要有光滑的地板或油漆覆层，墙壁和天花板材料本身不得产生灰尘。

5.2 清洗和脱脂

5.2.1 清洗方法：

清洗和脱脂采用超声波方法进行，配置超声清洗设备。刷洗奥氏体不锈钢用的刷子应由不锈钢或尼龙制成。

5.2.2 清洗和脱脂流程：分为一次冲洗，二次清洗，三次脱脂三个流程。

5.2.3脱脂检验：

a）用清洁干燥的白色滤纸擦抹脱脂件表面，纸上无油脂痕迹为合格。

b）在暗室或遮光罩内用波长3200-3800埃的紫外光检查脱脂件表面，无油脂萤光为合格。

5.2.4 铁污染检验：

用蓝点试验方法进行铁污染检验，确认铁污染已经清洗去除，达到要求。

5.2.5 合格零件的存放

合格的脱脂零部件应暂时放置于塑料袋中，并放入专用塑料周转箱中，防止脏物和杂物沾染或侵入，较大工件无法放入塑料周转箱时，采用垫有干净橡胶板的拖板存放，零件覆盖干净的塑料薄膜进行防尘。

5.3 装配

5.3.1 工具

a）装配工具和行车吊钩采用不锈钢材质，碳钢工具应镀铬，。

b）砂轮：打磨使用铝基无铁砂轮，并且专用于磨削奥氏体不锈钢工件。

c）压缩空气：操作必须用无油、无水、干燥压缩空气。检查压缩空气的清洁度，可将气流吹在白布上，经10分钟后观察，在白布上应无油污、杂质及水分。

5.3.2 装配工艺

5.3.3.1 阀门中法兰螺栓和填料螺栓的紧固，必须采用扭矩控制措施，可采用扭矩扳手进行紧固，其目的在于控制达到常温下紧固且低温下无泄漏的标准扭矩值。

5.3.3.2阀门中法兰螺栓和填料螺栓的紧固应开展工艺评定，评定通过在低温下的阀体微泄漏测试，获得常温下应该达到的螺栓扭矩值的最低要求。这一过程需要在常温和低温下反复试验，通过大量样本数据获得可靠数值。如制造厂没有详细的工艺评定来支撑该要求，应通过逐台反复至少2次常温到低温的温度循环下的阀门微泄漏测试来校准扭矩。

5.3.3.3 阀门填料螺栓的装配，应对填料逐圈压紧，并在第1次螺栓紧固后开关阀门3次，再次以原力矩校准螺栓，再开关阀门3次，再次以原力矩校准螺栓。实践证明，完成以上操作，是保证阀门在低温下反复操作而不发生填料外泄漏的重要手段。

5.3.3.4装配时过程中严禁油脂。

5.4 试验

5.4.1 阀门应按GB/T24925-2010《低温阀门技术条件》、BS 6364-1998《低温阀门》JBT7749-1995《低温阀门技术条件》等标准的要求开展低温试验。

5.4.2 阀门应按照ISO15848-1部分开展-196℃微泄漏认证鉴定试验，并对产品进行ISO15848-2部分出厂微泄漏试验测试。

5.4.3 阀门试验台及微泄露试验设备的与试验介质接触的管路系统全部采用不锈钢材质。

5.4.4 试验时阀门两端的泵验板采用不锈钢材质，并进行脱脂处理，O形圈应清洁无油。

5.4.5 试验采用专用的试验用水，通过专用水箱与试验设备连接。控制水中氯离子含量不应超过25ppm，水中不得有防锈油成分。

5.4.6 气压试验应采用无油、干燥清洁的氮气或氦气。

5.4.7 压力试验合格后应先用吸枪吸去内腔的水分，并用无油、干燥清洁的压缩空气吹干内外腔，然后两端加防尘罩封住。

5.4.8 低温试验完成后，阀门作烘干处理，优先的方案是更换密封件（填料和垫片）并烘干处理。

5.5 包装和防护

5.5.1 包装场地应清洁、干燥，无有害物质，阀门包装过程中操作人员戴干净的手套。

5.5.2 阀门应用专用的塑料盲板或木质纤维板封口。

5.5.3 阀门装箱应严格与碳钢阀门分箱包装，阀门装入塑料袋中进行防尘保护，并放置干燥剂。

5.5.4 严禁发生包装箱铁钉与阀门接触的情况。

参考文献

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[2] 孙奇，LNG超低温阀门的设计及材料低温物性的研究[D]，大连理工大学.2013.

[3] 加藤久男，章嘉炎，低温阀门的设计和制造.化工与通用机械[J].1973，（7）.