在许多工业应用场景中，低温介质的使用越来越广泛，例如液化天然气、低温储罐和制冷设备等，这对阀门及其组合件提出了特殊的设计要求。为了确保低温条件下阀门系统的安全、可靠运行，设计人员在开发此类阀门时必须充分考虑各方面因素，本文将重点探讨低温阀门的设计要求与关键技术措施。
1. 长时间工作能力
低温阀门及其组合件往往需要在极端温度环境中运行长达10年或经历3500到5000次循环操作。因此，在设计过程中要重点考虑以下几点：
- 材料选用与热疲劳分析：选用适用于低温环境的材料，确保在多次热循环和长期操作过程中保持良好的力学性能和化学稳定性。
- 可靠性测试与耐久性试验：开展严苛的疲劳试验和老化测试，验证阀门在实际应用中的长期耐用性，降低因长期使用引起的故障风险。
2. 控制热量传递
相对于低温介质而言，阀门本身不应成为一个显著的热源。主要原因在于：
- 热量传入问题：过多的热量进入低温介质不仅会降低系统的热效率，还可能导致低温介质部分汽化，引发异常升压或其他安全隐患。
- 设计措施：在设计中，应采用隔热措施或选用低导热材料，以确保阀门与低温介质之间有足够的热阻隔离，从而防止热量不必要的传递。
3. 确保操作性能与密封性能
低温条件下，许多材料的物理性能会发生较大变化，特别是在操作部件和密封结构方面：
- 手轮操作性能：设计时要确保低温介质不会对手轮的操作产生负面影响，保证操作者在低温环境下能够轻松、顺畅地进行阀门控制。
- 填料密封性能：低温可能使填料材料变硬或变脆，从而影响密封效果。设计过程中应选择适用于低温环境的密封材料，并设计合理的填料箱结构，以确保密封性能的稳定和持久。
4. 满足防爆与防火要求
对于直接与低温介质接触的阀门组合件，其结构设计还必须符合相关的防爆和防火要求：
- 防爆设计：确保阀门及其附件在可能产生火花或其他点燃源的环境中不会引起爆炸风险。
- 防火措施：通过结构设计和材料选型，降低火灾发生的可能性，保障整个系统的安全运行。
5. 防止摩擦部件受损
在低温状态下，阀门组合件通常不能进行常规润滑：
- 无润滑工作环境：由于低温环境下部分润滑剂可能失效，设计时必须采取防止摩擦部件直接接触及磨损的措施。
- 设计优化：采用耐磨材料和优化机械结构，确保在无润滑条件下各运动部件之间的摩擦最小化，从而延长阀门的使用寿命
低温阀门的设计是一项综合性的工程，需要充分考虑低温介质对材料、结构和热力学特性的影响。长时间的可靠运行、有效的热量管理、优异的操作和密封性能、防爆防火要求以及在无润滑情况下的机械磨损防护，都是设计过程中不可忽视的重要环节。只有在各个方面均达到优化，低温阀门才能在极端环境下保障系统的安全、稳定运行，并为相关工业领域提供坚实的技术支持。
