2019年12月27日20时45分，随着“长五”首席指挥员的点火口令三、二、一、点火，代表了我国最大推力新一代运载火箭的“长征五号运载火箭”在海南文昌一飞冲天，烈烈的轰鸣声夹着浙江三方全体员工的欢呼声，宣告浙江三方的低温调节阀再次圆满完成了“长五”燃料加注任务。
此次浙江三方控制阀股份有限公司提供的低温真空绝热调节阀、低温发泡调节阀、低温蝶阀、低温球阀主要应用于低温加注系统。该系统对阀门要求极为严苛，需满足三种低温介质：-253℃液氢、-196℃液氮、-183℃液氧的流量调节。为严格保证燃料温度的稳定性，低温真空绝热调节阀的真空腔漏放气速率必须≤5×10-6Pa·L/s，真空度必须≤1.33×10-3Pa。
浙江三方凭借持之以恒、砥砺前行的工匠精神，积极开展技术研发，针对低温真空调节阀的材料选用、工艺处理、结构设计进行了全面的可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性、环境适应性分析。经过三方人不懈努力，终于在2019年9月完成产品生产，经压力试验、密封性试验、调节性能试验、低温试验、漏放气速率检测等一系列测试验证，低温阀各项性能指标满足要求并交付使用。
三方人在赓续奋斗中秉承了航天精神。在置身关系民族命运的关键领域，心怀梦想、自主创新，勇立潮头、锐意进取，在建成航天强国的前进道路上奋力奔跑，协同推进我国航天事业向大向强跨越发展！
下面让我们一起进入科普时间(“胖五”和低温调节阀)
01
来认识下今天的主角——
“胖五”(长征五号运载火箭)
02
浅谈低温阀调节阀设计
一、前言
低温调节阀在空分、LNG、化工等行业自控系统中应用非常广泛。作为自控系统的重要装置，低温调节阀的性能和可靠性的高低将影响整个系统的安全性和生产效率。低温调节阀属于特种阀门，除了要符合调节阀的相关标准规范要求外，在材料、结构和侧试等方面还有许多特定要求。正确合理的设计将显著提高低温调节阀的性能和可靠性，从而提高系统运行安全性和经济性。
二、材料选用及工艺处理
阀门总的选材原则有如下三方面：满足使用性能要求、有良好的工艺性、有良好的经济性。
低温调节阀作为特种阀，选材还须满足以下条件:
1)适用低温调节阀的最低使用温度。
2)符合耐介质的腐蚀性等要求。
3)在低温工作温度下，材料的组织应稳定。
4)阀内件的材料应能避免在频繁操作情况下引起卡阻、擦伤和咬合等现象。
5)阀内件的材料耐腐蚀性应不低于阀体材料。为了提高低温调节阀的可靠性，必要的工艺处理和检查不可缺少。
低温调节阀零部件材料的选用可参照《GB/T24925 - 2010低温阀门技术条件》中附录Ao其中，奥氏体不锈钢具有耐低温、耐腐蚀等特性，是应用最为广泛的低温阀门材料。
为使低温调节阀在低温下密封性良好，阀芯和阀座的低温收缩率应保持一致，应选用相同牌号的材料。用于一101℃以下的深低温阀门，其阀体、阀盖、阀瓣、阀座和阀杆等零件在精加工前应进行深冷处理，使得零件的组织和尺寸在低温下保持稳定。
奥氏体不锈钢应作固溶处理，使碳化物充分溶解，以获得均匀的奥氏体组织。由于奥氏体组织是面心立方结构，低温性能良好，在低温下依然有很好的塑性。固溶处理不仅使奥氏体不锈钢能避免晶间腐蚀，还能提高材料的低温塑性。
低温冲击试验和无损检测应符合(((JB/T7248阀门用低温钢铸件技术条件》规定。每批次生产的铸件，最初三个铸件应进行100%射线检测并达标。
三、结构设计要求
GB/T24925一2010 BS6364; 1984 (R1998)和MSSSP一134一2006三个标准中有关低温截止阀结构要求的条款，可作为低温调节阀结构设计的参考。
1)焊接式阀体应设计与低温测试等装置相连接的结构，以便于阀门进行相关测试。
2)阀盖应采用长颈结构，以保证填料函底部的温度在0℃以上，填料不被冻伤。颈部的伸长量参考BS6364; 1984 (R1998)和MSS SP一134一2006中低温截止阀的规定值。
3)为使低温调节阀的结构尽量可靠，阀内件的结构形式应尽量简单。
4)为使低温调节阀的结构尽量可靠，阀内件的结构形式应尽量简单。但是如用于闪蒸、汽蚀等苛刻工况，则需要选用相应的内件结构方案。
5)当低温调节阀用于冷箱内，阀体之外冷箱之内填充有珠光砂等保温隔热材料。如果阀门有故障则需要扒开珠光砂之后才能实施检修和更换阀内件，施工周期长且代价大，维修保养十分不便。为便于维护，冷箱内低温调节阀应设置顶部维修结构，在不扒砂时可以维修保养。这种结构通常有两类，一类是无锡工装的低温铝角阀，在加长管外安装有一个特定的保温筒，将加长管以上的部位和珠光砂隔离开。维修保养时不用扒砂，在保温筒之内即可实施操作。缺点是需要拆解阀门，待更换阀内件后再安装还原。另一类是维士威公司的低温铝角阀，其本身就具有顶部抽芯功能，无需安装保温筒，只需拆开填料函(维修操作区处于冷箱之外)即可进行检修和更换阀内件，操作简单并且安全。
四、脱脂处理及检测
为使低温调节阀在低温时动作正常及密封性能良好，主要的阀门零件需要进行脱脂处理。如果零件的运动配合面上存在油脂，低温时油脂变成固体并贴在配合面上，将阻碍阀内件运动，将会发生卡阻、摩擦等现象;如果阀内件的密封面上存在油脂，低温时油脂变成固体卡在阀芯和阀座之间使得密封失效。
脱脂清洗通常采用超声波清洗法，也可采取脱脂剂中浸渍和白色非棉布擦洗相结合的方法。脱脂清洗的注意事项可参照JB/T 6896一2007
低温调节阀用于空分装置(制氧机)中，通常需要按氧用阀的标准严格脱脂清洗。阀门组装前所有相关零部件及工具应脱脂处理，而后由专职检查人员作禁油检测合格后，方可进行下道工序。低温调节阀不用于空分装置(制氧机)中且用户没有脱脂要求，也应进行脱脂处理，而后只需用白光肉眼检查，无可见油脂和污染物即可。
JB/T10530一2005, JB /T 6896一2007, IGC Doc33/97/E这三个标准中均包含禁油检测规定。JB/T10530一2005只有定性分析法，其他两个标谁还包含定量分析法。JB/T 6896-2007将油脂残留量的等级划分最细致(分C1, C2, C3三类)，应用较为广泛。禁油检测的接收准则参照JB /T 68%一2007相关规定。
禁油检测的常用方法有以下几种:
1)油分浓度测定法:用四氯化碳擦洗被测表面，采用油分浓度测定仪测定清洗液，通过数学公式算出表面残油量。属定量分析法。
2)质量法:用四氯化碳(分析纯)擦洗被测表面，使表面上的油及油脂溶解在四氯化碳中，然后加温使擦洗液四氯化碳挥发，获得油脂残留量。属定量分析法。
3)紫外线照射法;用波长320一380nm的紫外线光照射被测表面，不出现荧光为合格。不能用于检查残留的动物油和植物油。属定性分析法。
4)樟脑检查法:将擦抹被测表面的滤纸放人蒸馏水中，再放入直径小于1mm的樟脑粒。如樟脑粒不停地转动，则禁油检测达标。属定性分析法。
5)用白光直接肉眼检查:要有足够亮度的白光。属定性分析法。适用于对脱脂要求较低的场合。
五、低温测试
1)只有用户提出要求或型式试验时，才需要进行低温测试。
2)低温调节阀首先应作常温测试，合格后再低温测试。常温测试应符合《GB/T 4213一2008气动调节阀》规定。低温测试前应清除阀门内的水分和油脂。
3) MSS SP一134一2006, GB/T 24925一2010, BS6364:19&4 (R1998), EN 12567一2000这些标准均有低温测试条款，但都是针对低温通用阀门的标准，但是其中对低温截止阀的相关要求可供低温调节阀的低温测试参考。低温测试装置的布置及测试要求可参照((BS6364; 1984(R1998)附录A低温试验》。
4)低温调节阀的低温测试应同时满足调节阀和低温阀的相关标准规定。由于低温调节阀的执行器推力是根据工况的关闭压差进行选择，而通常关闭压差值小于公称压力值，因此最大的低温密封试验压力不得超过关闭压差值。低温调节阀的低温测试项目包括:低温泄漏量测试、低温动作测试、填料密封测试及垫片密封测试。
低温测试的介质为0.35MPa氦气，低温冷却介质为液氮，测试项目按上述规定。如果低温调节阀的关闭压力小于0.35MPa，应以关闭压力值作为试验压力值。
低温调节阀的泄漏量允许值不得参照常温调节阀相关标准，应按照BS 6364; 1984 (R1998), EN 12567一2000规定的泄漏量允许值根据试验压力值转换并计算，得到的数值可作为低温调节阀的泄漏量允许值。如果两个标准转换后的数据不同，则按较小的数值作为泄漏量允许值。低温动作时阀门应动作灵活，无卡阻、无爬行等现象;填料部位和垫片部位应无可见泄漏。
六、结语
低温调节阀同时具备低温阀和调节阀的特性和要求。在设计和应用过程中将两者充分兼顾，低温调节阀将获得良好的使用性能和较高的可靠性。
素材由浙江三方提供，全球阀门网编辑。
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