恶劣工况下的技术挑战
LNG接收站的工作温度低至-196℃,这对止回阀的材料选择、结构设计和密封性能构成了严峻考验。在超低温环境下,常规钢材会发生低温脆变,导致强度急剧下降甚至开裂。因此,阀体、阀盖等承压部件必须选用奥氏体不锈钢(如CF8M)或低温合金钢,以保持足够的低温韧性。密封面则普遍采用堆焊钴基硬质合金(Stellite)的工艺,确保在不同温度下仍具备可靠的抗擦伤和耐磨损性能。
在结构设计层面,为适应LNG管道的大流量、低流阻需求,超低温止回阀普遍采用旋启式结构,其通道全通径设计有效降低了流阻,宽密封面则有利于补偿低温下的热收缩变形,保障密封可靠性。
长期以来,LNG超低温大口径止回阀市场主要由欧美少数制造商主导,国内LNG接收站建设长期面临供货周期长、采购成本高的被动局面。这一格局正在被国内厂商的技术突破所改变。
以湖北泰和石化与粤东LNG合作研制的20英寸150磅超低温可反向流通旋启式止回阀为例,该产品在2023年12月通过中国机械工业联合会鉴定,产品具有完全自主知识产权,填补了国内空白,主要技术指标达到国际同类产品先进水平,可在LNG接收站推广使用。
这一产品可反向流通功能:通过带提升阀瓣机构的新型设计,在LNG船返装作业时可通过手轮操作调节阀瓣启闭,实现全通径反向流通。这一创新使原先需要两条分离管线(卸料和返装)的系统简化为一条,显著降低了LNG接收站的投资成本和建设周期。
超低温大口径止回阀的设计与制造需遵循严格的标准规范,包括BS 6364、GB/T 24925、ASME B16.34等。2024年发布的国家标准GB/T 44678-2024《船舶和海上技术 船用超低温止回阀 设计与试验要求》进一步统一了设计验证规范,为产品出口国际市场提供技术支持。
在质量验证环节,低温测试是核心关卡。以LNG接收站项目采购要求为例,同结构、同压力等级、同口径的阀门按8寸以下20%、8寸及以上10%的比例抽取样机进行低温测试,试压不合格则须加倍抽检,直至100%检测。主要零部件还需进行深冷处理和严格脱脂清洁,防止低温下杂质引发的密封失效。
超低温大口径止回阀的国产化突破,不仅为LNG接收站建设提供了更具性价比和安全性的选择,更标志着国内高端阀门制造已迈入国际竞争行列。