球閥由於結構簡單，安裝（zhuāng）空間（jiān）小，並且球閥依靠介質力密封，不受外部驅動力的影響，因而被廣泛應用於各工況中。目前，LNG接收站普遍采用（yòng）超低溫球閥，超低溫球閥的數量占整個LNG接收站閥門數量的80%，在使用中存在超低溫球閥內漏的現象。本文基於（yú）低溫閥門的設計準則及（jí）閥門密（mì）封性能的基本理論，對影響超低溫（wēn）球（qiú）閥密封的要素進行了分析。

設計準則
由於工況溫度極低（dī），使超（chāo）低溫閥門的設計與製造麵臨一係（xì）列的技術難題，例如，材料的選擇（zé）、低溫密封、結構設計、固溶處理、深冷處理、絕（jué）熱、質量檢測、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準，國際上主要（yào）采用標（biāo）準BS6364《低溫閥門》和MSSSP－134《對低溫閥門及其閥體/閥蓋加（jiā）長體的要（yào）求》，這兩（liǎng）個（gè）標準較全麵地規定了低溫閥門（mén）設計和製造的要點和規則。標準JB/T7749《低溫閥門技術條件》是（shì）根據BS6364《低溫閥門》轉化（huà）而成。
閥門生產廠家在設計低溫閥門時，除了應遵循一般閥門的設計原則外，應根據使用的條件，遵循低（dī）溫閥（fá）設（shè）計的特殊要求。
①閥門不應成為低溫係（xì）統的一（yī）個顯著熱源。這是因為熱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低溫介質不應對手輪操（cāo）作及填料密（mì）封性能產生有害的影響。
③直接與低溫（wēn）介質接觸的閥門組合（hé）件應具有防爆和防火（huǒ）結構。
④在低溫下工作的閥門組合件無法潤（rùn）滑，所以（yǐ）需要采取結構措施以防止摩擦（cā）件擦傷。
在低溫閥門設計（jì）過程中，除了考慮低溫閥門的流通能力等一般性要求外，還（hái）需要考慮（lǜ）一些其他指標，以便更好地對（duì）低溫閥門的（de）技術水平進行評價。通常通過衡量能（néng）量消耗是否合理對低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（lěng）卻性能。
③低（dī）溫閥門啟閉（bì）密封件（jiàn）的工作性能。
④低溫閥（fá）門表麵不結冰的條件。
低溫閥（fá）門與通用閥門的工作環境有（yǒu）很大的區別，在（zài）低溫（wēn）閥門設計、製造和檢驗等過程中除了要遵守閥門設計、製造和（hé）檢驗（yàn）的一般規則外，還應當注意低溫閥門所（suǒ）處的環境而進行適當的調（diào）整。
基（jī）本理論
影響閥門密封因素主要有（yǒu）密封（fēng）副結構、密（mì）封麵比壓、介質的物理性質（zhì）及密封（fēng）副的質量等。但隻有在真正了解閥門密封原理的情況下，充分考慮各種影（yǐng）響其密（mì）封性能的因素（sù），才能防止泄漏和保（bǎo）證密封。
密封要素
盡管球閥結構簡單，但是由於其為介質壓力（lì）自密封閥門，加之球（qiú）體的（de）特殊結構，因此影響球閥最終是否密封的要（yào）素很多。
1、密封副質量
球閥密封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糙度。球體的圓度影響球體與閥座（zuò）的吻合度。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。一般要求球體的圓度為9級。
密封麵（miàn）表麵光潔（jié）度對密封的影響很大。當光潔度低、比壓小時，滲漏（lòu）量增加。而當比壓大時，光潔度對滲漏量的影響顯著減小，這是因為密封麵上的微觀鋸齒狀尖峰被壓平了，軟密封麵的光潔度對密封性能（néng）的影響比（bǐ）金屬對金屬的（de）剛性密封小很多。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（liú）體不泄漏（lòu）的觀點，可以（yǐ）認為，防止流體滲漏的間隙（xì）必須小於0.003μm。但是，即使經過精細（xì）研磨的（de）金屬表（biǎo）麵凸峰高（gāo）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（tí）高密封麵光潔（jié）度的方法來提高密封性，事實上是難以做（zuò）到的。密封副質量除了影（yǐng）響密封性外，還直接影響球閥的使用壽命（mìng），因此，製造時必須提高密封副質量。
2、密封（fēng）比壓
密封比壓是（shì）指作（zuò）用於密封麵單位麵積上的壓力。密封比壓是（shì）由閥前與閥後壓力差及（jí）外加密封力（lì）所產生的。比壓的大（dà）小直接影（yǐng）響球閥的密封性、可靠性及使用（yòng）壽命。滲漏量與壓力差成反比。試驗證（zhèng）明，在其他條件（jiàn）相同（tóng）的（de）情況下，滲漏量與壓差的平方成反比，因此（cǐ），滲漏量會隨著壓（yā）差的增長而減少。而壓差是決定密封比壓的重要因（yīn）素，因此（cǐ）密封比（bǐ）壓對於超低溫球閥密（mì）封性能至關重（chóng）要。施加在球體上的密封比壓也不能過大，過大（dà）是有利於密封，但會增加閥門操作轉（zhuǎn）矩，因此合理的選擇密封比（bǐ）壓（yā），是保證超低溫球閥密封（fēng）的前提。
3、流（liú）體的物理性質
（1）粘度
流體的滲透能力（lì）與其粘度緊密相關。在其他條件相（xiàng）同的情況下，流體粘度越大，其滲透能力越小。氣體與液（yè）體的粘度相差很大。①氣體的粘度（dù）比液體（tǐ）的粘度小幾十倍，故其滲透能力比液體強。但是飽和蒸汽例外，飽（bǎo）和蒸汽容易保證密封。②壓縮氣體比液體更容易滲漏。
（2）溫度
流體的滲（shèn）透能力（lì）取（qǔ）決（jué）於引起粘度改（gǎi）變的溫度。氣體的粘度隨（suí）溫度的升高而增（zēng）大，它與氣（qì）體的溫度的（de）開方（fāng）成正比。液體的粘（zhān）度則相反，它隨溫度的升高而急劇減小，它與溫度的立方成反比。此（cǐ）外，因溫（wēn）度變化而引起的零件尺（chǐ）寸的改變將造成密封區內密封壓力的（de）變化，並能破壞密封。對於低溫（wēn）流體的密封其影響尤（yóu）為顯著。因為與流體接觸的密封副通常比受力件的溫度（dù）更低些（xiē），這就引起（qǐ）密封副部（bù）件收縮而（ér）鬆弛。在低溫狀態下，其密封是（shì）複雜的，多數密封材料在低溫（wēn）下失效。因此，在選擇密封（fēng）材（cái）料時應考慮溫度（dù）的影響。
（3）表麵親水性
表麵親水性對滲漏的影（yǐng）響是毛細孔特性所引起的，當表麵（miàn）有一層很薄的油膜時（shí），破（pò）壞了接觸麵的親水性，並且堵塞流體通道，這樣就需要較大的壓力差才能使流體通過毛（máo）細孔。因此有些球閥采用密封脂，以提高密封性和使用壽命。在采（cǎi）用油脂密封（fēng）時，應（yīng）注意在使用過程中如油膜（mó）減少，應補充油脂（zhī）。所采用的油脂應（yīng）不溶於流體介質，也不（bú）應該蒸發、硬化或（huò）其他化學變化。低溫（wēn）球閥（fá）不適合（hé）采用密（mì）封脂，在超低溫工況下，大多的油脂會玻璃化。
4、結構尺寸
（1）密封（fēng）副結構
由於密封副不是絕對剛性的，它在（zài）密封力作用下或溫度變化等因素的影響下，結（jié）構尺寸必然發生變化，這便會改變（biàn）密封副之間的相互作用（yòng）力，其結果是密封性能降（jiàng）低。為（wéi）補償這種（zhǒng）變化，應使密封件具有一（yī）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（xìng）支撐的結構形式，有的球體還采用彈性球（qiú）結構。這些都是改善密封性能的一種積極形（xíng）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（chéng）成正（zhèng）比增加，而泄漏量則反比地減小（xiǎo）。但（dàn）實際上並非如此，因（yīn）為密封副的接觸麵不能全部吻合，當產生變形後，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（fēng）麵寬度的增加，要增（zēng）大所需要的密封力，因此合理地選擇密封麵（miàn）寬（kuān）度也是比較重要的。
（3）密封圈尺寸
超（chāo）低溫球閥普遍采用PCTFE密封圈，而PCTFE在低溫下其（qí）線膨脹係數遠高於金屬，因（yīn）此在低溫下PCTFE密封圈會因收（shōu）縮而使尺寸變小，其結果是導致與球體的密封比壓降低及其與閥座間產生泄漏通道。因此（cǐ）PCTFE密封（fēng）圈的尺寸也是影響超低溫（wēn）球閥密封（fēng）的重要因素，設計時需考慮低溫下尺寸收縮的影響，工（gōng）藝上還要采用冷裝配工藝。
針對現有LNG接收站超低溫球閥普遍存在（zài）內漏現象，基於（yú）低溫閥門設計準則及閥門密封的（de）基本理（lǐ）論，從密（mì）封副質量、密（mì）封比壓、流體物理性（xìng）質及密封（fēng）副的結構和尺寸等影響（xiǎng）超低溫球閥密封的要素進行分析。影響超低溫球閥的密封要素還有很多，諸如球（qiú）體（tǐ）的剛度及裝配時球心是否和閥座密封麵同心等等。密封比壓及密（mì）封副的結構和（hé）尺寸是影響超低溫（wēn）球閥密封的重要要素，設計時必須予（yǔ）以充（chōng）分考量。