开发液化天然气阀门前景可观
□  孙晓霞
　　  随着我国人民生活水平的提高，人们更加注重环境和保证生态
可持续发展。根据国家制定的发展规划：到2010年，天然气的使用在
我国城镇燃气中的比例将由目前的33%增加到66%。
　　  目前我国已有四川、陕甘宁、新疆等三大油气区，南海西部、
东海等海域也有良好的油气显示，加上俄罗斯天然气的引进，长江、
珠江三角洲等地区液化天然气的进口，正在施工中的“西气东输”（计
划2004年建成供新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、
上海等9个省市），另外“俄气南供”（计划2007年建成供东北三省及
环渤海地区的北京、天津、河北、山东等七省市）等，我国天然气的
发展前景喜人。随着天然气开采量的不断丰富和用量的不断扩大，天
然气的集、输将占重要的地位。
　　  为了更加方便的集、输天然气，人们用降温和压缩的方法将气
态天然气转化为液态天然气，即液化天然气。液化天然气作为无公害
能源，被当作燃料广泛应用在火力发电站和城市煤气等建设上。随之
液化天然气阀门的需求量也在加大。作为阀门生产企业，抓住时机，
审时度势，研制、开发液化天然气阀门，其前景大有可为。
　　  由于液化天然气具有可燃性（在大气压下为-162℃的低温），其
供给源基地的规模很大，加之各种机器和设备是大型的，管路也是大
口径的，故阀门从接收管路等大口径阀到送出管路等小口径阀，其口
径、压力等种类均是多种多样的。企业研制、开发液化天然气阀门，
应遵循以下3条原则：一是了解液化天然气的特征；二是了解液化天
然气用阀门的特征及材料要求；三是了解液化天然气阀门的发展方向
(决策开发、研制的具体产品)。
液化天然气的特征
　　  1．液化天然气在常温、常压下是无色无味的气体，液化后，成
为在大气压下-162℃沸点的无色透明液体；
　　  2．液化天然气的主要成分是甲烷，其临界温度和临界压力分别
为-82.1℃及45.5kg/cm2，压力随着温度的上升而增高；
　　  3．液化天然气气化后，膨胀为原来的600倍；
  　　4．液化天然气由于分子量小、粘度低，因而浸透性强，容易泄
漏；
  　　5．液化天然气产生的水分会冻结并形成激凌状的硬块。
液化天然气用阀门的
特征及材料要求
    （一）特征
    1．由于液化天然气在大气压下为-162℃的低温，故所用阀门的共
同特征是耐“低温”。
  　　2．由于液化天然气阀门的阀体长期承受介质温度反复变化产生
的温变应力和连接管道引起的附加应力的总载荷，其强度要求较高。
  　　3．液化天然气闸阀、截止阀、球阀、蝶阀的阀盖要求根据不同
的使用温度设计成便于保冷的长颈阀盖结构，以保证填料函底部的温
度保持在0℃以上；长颈阀盖的长颈部分应有足够的厚度；闸阀、截
止阀等低温阀门要求设置上密封；阀体和阀盖接头要求采用螺栓、焊
接或管接头，不允许采用螺纹连接。
  　　4．对进出两端均能密封的液化天然气阀门，要求设置防止中腔
异常升压的降压孔、降压通道，或采取其他泄压方式，降压孔要求设
置在进口端。
　　  5．液化天然气阀门的密封处要求设计成金属对金属、金属对软
密封面。如采用软密封面则要求由金属阀座支承，以避免软密封阀座
产生冷流变形。
  　　6．液化天然气阀门在阀瓣（截止阀的阀瓣要求设计成锥面或球
面密封结构）和阀体的密封面上堆焊硬质合金要求符合JB/T6438标准
的规定。使用温度低于-100℃时，堆焊后要求进行深冷处理，即在研
磨前浸在-196℃的液氮中保冷2～6小时后取出自然处理，然后研磨装
配。
  　　7．液化天然气阀门的填料函，要求采用带有中间金属隔离环的
二重填料结构。
　  　8．液化天然气阀门的填料，其工作条件复杂，一旦失去弹性，
介质泄漏，阀杆被冻结，就会导致卡死现象，故要求采用组合填料。
  　　9．液化天然气阀门要求设计成防静电结构，以保证阀门各部件
间能导电。
  　 （二）材料要求：
    1.在工作温度下，不产生低温脆性破坏。
    2.在工作温度下，其组织结构稳定。用于-100℃以下的液化天然
气阀门，其阀体、阀盖、阀瓣、阀座、阀杆等零件在精加工前要求进
行深冷处理。
    3.采用焊接结构时，保证焊接性能及低温下焊缝的可靠性。
　　  4.在低温工况下频繁操作，确保其内件材料无卡阻、咬合及擦
伤等现象。
　　  液化天然气阀门的材料非常重要，材质不合格，会造成壳体及
密封面的外漏或内漏；零部件的综合机械性能、强度和钢度满足不了
使用要求甚至断裂，导致液化天然气介质泄漏引起爆炸。因此，在开
发、设计、研制液化天然气阀门的过程中，材质是首要关键的问题。
发展方向
　　　 从经济和实际应用方面来看，液化天然气阀门开发应侧重于以
下几个方面：
　　  1．以全开全闭为主的，主要采用闸阀、蝶阀和球阀
    由于闸阀的闸板是挠性的，而且有压力排放孔，故从阀门的出口
侧，随着压力的增高，泄漏量增大（这也是液化天然气闸阀的宿命），
但其液化天然气高压系统（300磅级）通常还是使用闸阀。由于蝶阀
的使用量不断增加，用户对其已很了解，消除了初期使用时的不安全
感。但蝶阀只能用于低压系统（150磅级）的管路上。球阀，由于操
作时间短，介质阻力小，通常使用在能有效发挥其优点的常温系统管
路上。
　　  2．以调节流量为主的，主要是蝶阀、截止阀和针阀
    一般说来，在液化天然气大口径、低压管路上，通常使用蝶阀。
截止阀易操作，适用于小口径的管路上，但阀前、后的压差大。针阀
在需要做微小流量调节的情况下使用。
　　  3．以防止逆流为主的，主要是止回阀
    通常公称通径＜Dn40mm，使用升降式止回阀；公称通径＞Dn50mm，
使用旋启式止回阀；在更大口径的管路上，使用特殊的扇门分开式止
回阀。
　　  液化天然气阀门，在许多情况下都允许采用在介质工作温度下
不失强度的一般结构，但必须要求采用那些在介质工作温度下具备必
要强度特性的材料来制造。
    目前，除四川简阳空分厂可以制造少部分满足液化天然气低温条
件的阀门之外，几乎没有阀门企业生产专供液化天然气系统使用的阀
门。随着天然气开采、集、输、供给源基地的扩大，液化天然气阀门
的需求量将越来越大。在众多液化天然气阀门品种中，其球阀（操作
时间短，介质阻力小）和截止阀（适用于流量的一般调整，切断性能
好）又是性能较佳、使用最多的。针对这一特点，笔者认为，开发液
化天然气球阀和截止阀其前景最乐观，并建议开发、研制公称压力
PN1.6～6.4mPa，公称通径Dn25～400mm的液化天然气球阀和截止阀。