球閥由於（yú）結構簡單，安裝（zhuāng）空間小，並且球閥依靠介質力密封，不受（shòu）外部驅（qū）動力的影響，因而被廣泛應用於各工況（kuàng）中。目前，LNG接收站普遍采用超低溫球閥（fá），超低溫球閥的數量占整個LNG接收站閥門數量的80%，在使用（yòng）中存在（zài）超（chāo）低溫（wēn）球（qiú）閥內漏的現象。本（běn）文基於低（dī）溫閥門（mén）的設計準則及閥門密封性能的基本理論（lùn），對影響超低溫球閥密封的要素進行了分析。

設計準則
由於工況溫度極低，使超低（dī）溫閥門的設計與製造麵臨一係列的技術難題，例如，材料的選（xuǎn）擇、低溫密封、結構設計、固溶處理、深冷處理（lǐ）、絕熱、質（zhì）量檢測、維修、安全等。為此對於低溫閥門的設計有著一係列嚴格的標（biāo）準，國際上（shàng）主（zhǔ）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規則。標準JB/T7749《低溫閥門技術條件》是根據BS6364《低溫閥門（mén）》轉化而成（chéng）。
閥門生產廠家在（zài）設計低溫閥（fá）門（mén）時（shí），除了應遵循一般閥門的設計原則外（wài），應根據使用的條件（jiàn），遵循低溫閥設計的特殊要求。
①閥門不應成為低溫（wēn）係（xì）統的一個顯著熱（rè）源。這是因為（wéi）熱（rè）量的流入除降低熱效率外，如流入過多，還會使內部流體急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。
②低溫介質（zhì）不應對手（shǒu）輪操作及填料密封性能產生有害的影響（xiǎng）。
③直接與低（dī）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（gōng）作的閥（fá）門組合件無法潤滑，所以需要采取結構措施以防止摩擦件擦（cā）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（wài），還需要考慮（lǜ）一些其他指標，以便更好地對低溫閥門的技術水平進行評價。通（tōng）常通過衡量能量消耗（hào）是（shì）否合理對低（dī）溫閥門的技術水平進行評價。
①低溫閥門的絕熱性能。
②低（dī）溫閥門的冷卻性（xìng）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。
低溫閥門與通用閥門的工作（zuò）環（huán）境有很大的區別，在低溫閥門設計、製造和檢驗等過程中除了要（yào）遵守閥門設計、製造和檢驗的一（yī）般規則外，還應當注意低溫閥門所處的環境而進行適當的（de）調整。
基（jī）本理論（lùn）
影響閥門密封因素主要有密封副結構、密封麵比壓、介（jiè）質的物理性質及密封（fēng）副的質量等。但隻有在（zài）真正了解閥門密封原理的情況下，充分考慮各種（zhǒng）影響其密封性能的因素，才能防止泄漏和保證密封。
密封要素
盡管球閥結構簡（jiǎn）單，但是由於其為介質壓力自密封閥門，加之球體的特（tè）殊結構，因此影響球閥（fá）最（zuì）終是否密封的要素很多。
1、密封副質量
球閥密封（fēng）副的質量主要表現為球體的圓度和球體與閥座密封麵的表麵粗（cū）糙度。球體的圓度影響球體與閥座（zuò）的吻合（hé）度。如果吻合度高，則（zé）增加流體沿密封麵運動（dòng）的阻力（lì），從而提（tí）高密封性。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響很（hěn）大。當光潔度低、比壓小時，滲漏量增加。而當比壓大（dà）時，光潔度對滲漏量的影響顯著減小（xiǎo），這是因為密封麵上的微觀鋸齒狀尖峰被壓平了，軟（ruǎn）密封麵的光潔度對密封性能的（de）影響比金（jīn）屬對金屬的剛性密封小很多（duō）。根據隻有當密封副之間的間隙小於流體分子直（zhí）徑（jìng）時才能保證流體（tǐ）不泄（xiè）漏的觀點，可以認為，防止流體滲漏的間隙必須小於0.003μm。但是，即使經過精細研磨的金屬（shǔ）表麵凸峰高度（dù）仍然超過0.1μm，即比水分（fèn）子直徑還要大30倍。由此可見，隻依靠提高密封麵光（guāng）潔度的方法來提高密封（fēng）性，事實上是難以做到的（de）。密封副質量除了影響密封性外，還直接影響球（qiú）閥的使用壽命，因此，製（zhì）造時必須提高密封副質量。
2、密封比壓
密封比壓是指作用於密封麵單位麵積上的壓力。密封比壓是由閥前與閥後壓力差及（jí）外加密封力所產生的。比壓的大小直接影響球閥的密封性、可靠性及（jí）使用壽命。滲漏量與壓力（lì）差成反比。試（shì）驗證（zhèng）明，在其他條（tiáo）件相同的（de）情況下，滲漏量與壓差的（de）平方成反比，因此，滲漏量會隨（suí）著壓差的增長而（ér）減少（shǎo）。而壓差是決（jué）定密封比壓的重（chóng）要因素，因此密封比壓（yā）對（duì）於超低溫球閥密（mì）封性能至關重要。施加（jiā）在球體上的密（mì）封比壓（yā）也不能過大，過大是有利（lì）於密封，但會增加閥門操作轉矩，因此（cǐ）合（hé）理的（de）選擇密封比壓，是保證超低溫球（qiú）閥密（mì）封的前（qián）提。
3、流體的物（wù）理（lǐ）性質
（1）粘度
流體的滲透能力與其粘度緊密相關。在其他條件相同的情況下，流體粘度越大，其滲透（tòu）能力越小。氣體與液體的粘度相差（chà）很大。①氣體的粘度比液體的粘度（dù）小幾（jǐ）十倍，故其滲透能力比液體強。但是飽和蒸汽例外，飽和蒸汽容易保證（zhèng）密封。②壓縮氣體比（bǐ）液體更容易滲漏。
（2）溫度
流體的滲透能力取決於引（yǐn）起粘度改變的溫度。氣體的（de）粘度隨溫度的升高而增大，它與氣體的溫度的開方成正比。液（yè）體的粘度則（zé）相反，它隨溫度的升高而急劇減小，它與溫度的（de）立（lì）方成反（fǎn）比。此外，因溫度變化而引起的零件尺寸的改變將造成（chéng）密封區內密封壓力的變化，並能破壞密封。對於低溫流體的密封其影響尤為顯著。因為與流體接觸的密封副通常比受（shòu）力件的溫度更（gèng）低些，這就引起密封副部件收縮而鬆弛。在低溫狀態下，其密封是複（fù）雜的（de），多數密封材料在低溫下失效。因此，在選擇密封材料時（shí）應考慮溫度的影響。
（3）表麵親水性
表麵親水性對滲漏的影響是毛細孔特（tè）性所引起（qǐ）的，當（dāng）表麵有一層很薄的油膜時，破壞了（le）接觸麵的親水性（xìng），並（bìng）且堵塞流體通道，這樣就需要（yào）較大的壓（yā）力差才能使流體通過毛細孔。因此有些球（qiú）閥采用密（mì）封脂，以提高密封性和使用壽命。在采用油脂密（mì）封時，應注意在使用（yòng）過程中如油膜減少，應補充油脂。所采用的油脂（zhī）應（yīng）不溶於（yú）流體介質（zhì），也不應（yīng）該蒸發、硬化或其他化學變化。低溫球閥不適（shì）合采用（yòng）密封脂，在（zài）超低溫工況下，大多（duō）的油脂會玻璃化。
4、結構尺寸
（1）密封（fēng）副（fù）結構
由於密封副不是絕對剛性的（de），它在密封力作用下或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（zhī）間的相互作用力，其結果是（shì）密封（fēng）性能降低。為補償這種變化，應使密（mì）封件具有一定的彈（dàn）性變（biàn）形。目前，有（yǒu）些球閥（fá）閥座采用具（jù）有彈性補償或（huò）金屬彈性支撐的結構形（xíng）式，有（yǒu）的球體（tǐ）還（hái）采用彈性球（qiú）結構。這些都是改善密封性能的一種積極形式。
（2）密封麵寬度
密封麵的寬度決定毛細孔的長度。當寬度加大時，流體沿毛細孔運動路程成正比增加，而泄漏量則反比地減小。但實際上並非（fēi）如此，因為密封副的接觸麵（miàn）不能全部吻合，當產生變形後，密封麵的寬度不能（néng）全部有（yǒu）效（xiào）的起（qǐ）到密封作用。另一方麵，密封麵寬度的增加，要增大所需要的密封力，因此合理地選擇密封麵寬度也是比較重（chóng）要的。
（3）密封圈尺寸
超低溫球閥（fá）普遍采用PCTFE密封圈，而PCTFE在低溫下其（qí）線（xiàn）膨脹係數遠高於金屬，因此（cǐ）在低溫下PCTFE密（mì）封圈會因收縮而使（shǐ）尺寸變（biàn）小，其結果（guǒ）是導致與球體（tǐ）的密封比壓降（jiàng）低及其與閥座間產（chǎn）生泄漏通道。因此PCTFE密（mì）封圈的尺寸也是影響超低溫球閥密封的重要（yào）因素，設計時需考（kǎo）慮低溫下尺寸（cùn）收縮的影響，工藝（yì）上還要（yào）采用冷裝配工藝。
針對現有LNG接（jiē）收站超低溫球閥普遍存在（zài）內漏現象，基於低溫閥門設計（jì）準則及閥門密封的基本理（lǐ）論，從密封副質量、密封比壓、流（liú）體物理性（xìng）質及密封副的結構和尺寸等影響超低溫球閥密封的要素進行分析（xī）。影響超低溫球閥的（de）密封要素還有很多，諸如球體的剛度及裝配時球心是否（fǒu）和（hé）閥座密封麵同心等等。密封比壓及密封副的結構和尺（chǐ）寸是（shì）影（yǐng）響超低溫球閥密封的重要（yào）要素，設計時必須予以充分考（kǎo）量。