球閥由於結構簡單，安裝空間小，並且球閥依靠介質力密封，不受外部驅（qū）動力的影響，因而（ér）被廣泛應用於（yú）各工況中。目前，LNG接收站普遍采用超低溫球閥，超低溫球閥的（de）數量（liàng）占整個LNG接收站閥門數量的80%，在使用中存在（zài）超低溫球閥內漏的現象。本文基於低溫（wēn）閥門（mén）的設計準則及閥門密封性能的基（jī）本理論，對影響超低溫球閥密封的要素進行了（le）分析。

設計準則（zé）
由（yóu）於工況溫度極低，使超低溫（wēn）閥門的設計（jì）與製造麵臨一係列的技術難題，例如，材料的選擇、低溫密（mì）封（fēng）、結（jié）構（gòu）設計、固溶處理、深冷處理、絕熱、質量檢測、維修、安全等。為此對於低（dī）溫閥門的設計有著一係列嚴格的標準，國際上（shàng）主要采用標準BS6364《低溫閥門》和MSSSP－134《對低溫閥門（mén）及其閥體/閥蓋加長體的要求》，這兩個標準較全麵地規定了低溫閥門設計和（hé）製造的要點和規則。標準JB/T7749《低溫閥門技（jì）術條件》是（shì）根據BS6364《低溫閥門》轉化而成。
閥門生產廠家在設計低溫閥門時，除了應遵循一般閥（fá）門的設計（jì）原（yuán）則外，應根據使用（yòng）的條件，遵循低（dī）溫閥設計的（de）特殊要求。
①閥門不應成為（wéi）低溫係統的一個顯著熱源。這是（shì）因為熱量的流入除降（jiàng）低（dī）熱效率外，如流入過多，還會使內部流（liú）體（tǐ）急速蒸發，產生異常升壓，造成危險。
②低溫介質不（bú）應對手輪操作及填料密（mì）封（fēng）性（xìng）能產生有（yǒu）害的（de）影響。
③直（zhí）接與低溫介質接觸的閥門組（zǔ）合件應（yīng）具有防爆和防火結構。
④在低溫下工作的閥門組合件無法潤滑，所以需要采取結（jié）構（gòu）措施以防（fáng）止摩擦件擦傷。
在低溫閥門設計過（guò）程中，除了考慮低溫閥門的流通能力等一般性要求外，還需要考慮一些其他指標，以便更（gèng）好地對低溫閥門的技術水平進行評價。通常通過衡量能量消耗是否（fǒu）合理對低溫閥門的技術水平進行評價。
①低溫閥門（mén）的絕（jué）熱性能。
②低溫閥門（mén）的冷卻性能。
③低溫閥門啟閉密封件的工作性（xìng）能。
④低溫閥門表麵不結（jié）冰的條件。
低溫（wēn）閥門與通用閥門的工作環境有很大的區（qū）別，在低溫（wēn）閥門設計、製造和檢驗等過程中除（chú）了要遵守閥門設計（jì）、製（zhì）造和檢驗的（de）一般規則外（wài），還應當注意低溫閥門所處的環（huán）境而進行（háng）適當的調整。
基本（běn）理論
影響閥門密封因素（sù）主要有密（mì）封副結構、密封麵比壓、介質的物（wù）理性質及密封副的質量等。但隻有在真正了解（jiě）閥門密封原理的情（qíng）況下，充分考慮各種（zhǒng）影響其密封性能的因素，才能（néng）防止泄漏（lòu）和保證密封。
密封要素（sù）
盡管球閥結構簡單，但是由於其為介（jiè）質壓（yā）力自密封閥門，加之球體的（de）特殊結（jié）構，因此影響球閥最終是否密封的要素（sù）很多。
1、密封（fēng）副（fù）質量
球閥密封副的質量主要表現為球體（tǐ）的圓度和球體與閥座密封麵的表麵粗（cū）糙度。球（qiú）體的圓度影響球體與閥座的吻合（hé）度。如果吻合度高，則增加流體沿密封麵運動的阻力，從而提高密封性（xìng）。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大。當光潔度低、比壓小時，滲（shèn）漏量增加。而當比壓（yā）大時，光潔度對滲漏量的影響（xiǎng）顯著（zhe）減小，這是因為密封麵上（shàng）的微（wēi）觀鋸齒（chǐ）狀尖峰被壓平了，軟密封麵的光潔度對密封性能的影響（xiǎng）比金屬對金屬的剛性密封（fēng）小很多（duō）。根據隻有當密封副之間的間隙小於流體分子直徑時才能保證流體不泄漏的觀（guān）點，可以（yǐ）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（mó）的金屬表麵（miàn）凸峰高度仍然超過0.1μm，即比水分子直徑還要大30倍。由此可見，隻依靠提高密封麵光潔度的方法（fǎ）來提高密封性，事實上（shàng）是難以做到的。密（mì）封副質量除了影響密封性外，還（hái）直接影響球閥的使用壽命，因此，製（zhì）造時必須提高密封副（fù）質量。
2、密封（fēng）比壓
密封比壓是指作用（yòng）於密（mì）封麵單位（wèi）麵（miàn）積上（shàng）的壓（yā）力。密封比壓是由閥前與閥後壓力（lì）差及外加密封力所產生的。比壓的大小直接影響球閥的密封性、可靠性及使用壽命。滲漏量與壓力差成反比。試驗證明，在其他條件相同的情況下（xià），滲漏量與壓差的平方成反比，因此，滲漏量會（huì）隨著壓差的增長而（ér）減少。而壓差是決定密封比（bǐ）壓的重要因素（sù），因此密封比壓對於超低溫球閥密封性能至關重（chóng）要。施加在球體上的密（mì）封比壓也不能過大，過大是有利於密封，但會（huì）增加閥門操作轉矩，因此合理的選擇密封比壓，是保（bǎo）證超低（dī）溫（wēn）球閥密封的前提。
3、流體的物理性質
（1）粘（zhān）度（dù）
流體（tǐ）的滲透能力與其粘度緊密相關（guān）。在其他條件（jiàn）相同的情況下，流體粘度越大，其滲透能力越小。氣體與液體（tǐ）的粘度相差很大。①氣體（tǐ）的粘度比液體的粘度小幾十倍，故其滲透能（néng）力比液體強。但是飽和蒸汽例外，飽和蒸汽（qì）容易保證密封。②壓縮（suō）氣體比液體更容易滲（shèn）漏。
（2）溫度
流體的滲透能（néng）力取決於引起粘度改變（biàn）的溫度。氣體的粘度（dù）隨溫度的升高而增大，它（tā）與氣體的溫度的開方成（chéng）正比（bǐ）。液體的粘度則相反，它（tā）隨溫度的升高（gāo）而急劇（jù）減小，它（tā）與溫度的立方成（chéng）反比。此（cǐ）外，因溫度變化而引（yǐn）起的零件尺寸的改變將造（zào）成密封（fēng）區內密封壓（yā）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力件的溫度更低些，這就引起密封（fēng）副部件收縮而鬆弛。在低溫狀態下，其密封是複雜的，多數（shù）密封材料在低溫下失效。因此，在選擇密封材料時應考慮（lǜ）溫度的影響（xiǎng）。
（3）表麵親水性
表麵（miàn）親水性對滲漏的影（yǐng）響是毛細孔特性（xìng）所引起的，當（dāng）表麵有一層很薄的油膜時，破壞了接觸麵的親水性，並（bìng）且堵塞流體（tǐ）通道，這樣就需要較大的壓力差才能使流體通過毛細孔。因此有些球閥采用密封脂，以提高密封性和使用壽命（mìng）。在采用油脂密封時，應（yīng）注意在使用過程中如油膜減少，應補充（chōng）油脂。所采用的油脂應不溶於流體介（jiè）質（zhì），也不應（yīng）該蒸發、硬化或其他化學變化。低溫球閥不適合采用密封脂，在超低溫工（gōng）況下，大多的油脂會玻璃化。
4、結構尺寸
（1）密封副結構（gòu）
由於（yú）密封（fēng）副不是絕對（duì）剛性的，它在密封力作（zuò）用下（xià）或溫度變化等因素的影響下，結構尺寸必然發生變化（huà），這便會改變密封副之間的相互作（zuò）用力，其結果是密封（fēng）性能降低。為補償這種變化，應使密封件具有一定的彈性變形。目前，有些球閥閥座采用具有彈性補償或金屬彈性支撐的（de）結構（gòu）形式，有的球體還采用彈性球結構。這些都是改善密封性能的一種積（jī）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（dà）時，流體（tǐ）沿毛細孔運動路程成正比增加，而泄漏量則反比地減小。但實際上並非如此，因為密封副的接觸麵不能全部吻合，當產生變（biàn）形後，密封麵的寬度不能全部有效的起到密封作用。另一方麵，密封麵寬（kuān）度的增加（jiā），要增大所需（xū）要的密封力，因此合理地選（xuǎn）擇（zé）密封麵寬（kuān）度也是比較重要的。
（3）密封圈（quān）尺寸
超低溫球閥普遍采用PCTFE密封圈，而PCTFE在（zài）低溫下其線膨脹係數遠高於（yú）金屬，因（yīn）此在低（dī）溫下PCTFE密（mì）封圈會（huì）因（yīn）收縮而使尺（chǐ）寸變（biàn）小，其結果是導致與球體的密封比壓降低（dī）及其（qí）與閥座間產生泄漏通道（dào）。因此PCTFE密封圈的（de）尺寸也是影響超低溫球閥密（mì）封的重要因（yīn）素，設計時需考慮低溫下尺寸收（shōu）縮的影響，工藝上還（hái）要采用冷裝配工藝。
針對現有LNG接收站超低溫球閥普遍存在內漏現象，基於低溫（wēn）閥門設（shè）計準則及閥門密封（fēng）的基（jī）本理論，從密封副質（zhì）量、密（mì）封比（bǐ）壓、流體物（wù）理（lǐ）性質及密封（fēng）副的結構和尺寸等影響超低溫球閥密封的要素進行分析。影響超（chāo）低溫球閥的密封要素還（hái）有很多，諸如球體的剛度及裝配時球心是否和（hé）閥座密封麵同心等等。密（mì）封比壓及密封副的結構和尺寸是影響超低溫球閥密封的重（chóng）要要素，設計時必須予以充分考量。