低温截止阀和低温球阀主要用于低温介质-29℃～-196℃。如液化天然气，液化石油气，液氨，液氮，液氧等。阀盖都采用长颈式结构，避免填料处于0℃以下，保证填料密封可靠。

但是低温截止阀和低温球阀还是有一定区别：

1低温截止阀阀芯一般采用金属硬密封结构，并采用锥面密封，增强了密封性。使用寿命较长。低温球阀一般采用聚四氟乙烯阀座密封，为软密封结构，密封性好。

2当介质有防火防静电要求时，球阀需要采用防火阀座结构，阀杆采用导静电机构，使球铁，阀杆，阀体之间能够导静电。低温截止阀一般不存在问题

3低温球阀由于进出口都能够密封，需要有防止中腔异常升压措施，当中腔异常升压时能够泄压到出口，可以在球体上加工泄压孔，或采用泄压阀座。低温截止阀不存在此问题。

4低温截止阀阀盖有上密封装置，阀门全开时可以阻止介质向填料函渗漏，延长填料使用寿命，低温球阀没有上密封装置。

5低温截止阀需要连续转动手轮，开启时间较长。低温球阀开启速度快，只需转动手柄90°即可。

低温截止阀使用介质与常温截止阀有所不同，主要用于液化石油气，液化天然气，液氧，液氮等介质。使用温度低于-46℃。达到-100℃或-196℃。

当温度降低时，钢材的塑性和韧性急剧下降，抗拉强度和硬度提高，出现低温脆性。影响阀门的强度和使用寿命。

低温截止阀温度在-100℃以上时使用铁素体钢。低于-100℃以下时使用18-8奥氏体不锈钢。低压小口径阀门可以使用铜材和铝材。

低温截止阀常用材料

低温截止阀和常温截止阀使用材料是完全不一样的。常温截止阀不可以替代低温截止阀使用。

低温截止阀阀盖采用长颈阀盖结构，主要是保证填料函部位温度在0℃以上，使填料可以正常工作，保证阀杆密封的可靠性。减少外界传人装置中的热量。防止填料函部位过冷而使处于填料函位置的阀杆和阀盖上部零件结霜或冻结。

低温截止阀长颈阀盖主要颈部长度L是填料函底部到上密封座上表面的距离。其和阀门材料的导热系数，导热面积，表面散热系数，散热面积等因素有关。一般由实验方法确定。其参考值如下。

低温截止阀在用于-46℃以下低温介质时，阀门材料的抗拉强度和硬度提高，塑性和韧性下降，会出现低温脆性，严重时会影响阀门的使用安全。材料选择必须注意以下原则：

1低温截止阀的介质温度是多少，根据不同介质温度，选用相应低温合金材料。

2要保证阀门材料在低温下正常工作必须的机械性能，如低温冲击韧性，相对延伸率，组织稳定性。

3保证零件的热物理性能，如导热性能，冷收缩性能。

4保证零件在低温无润滑条件下的耐磨性。

5零件要有必须的耐腐蚀性能。

7焊接连接时要考虑材料的焊接性能。

8阀体，阀盖，阀座，启闭件在温度高于-100℃时选用铁素体不锈钢，温度低于-100℃时选用奥氏体不锈钢，低压小口径可以选用铜合金或铝合金。

9阀杆材料采用奥氏体耐酸钢材料，通过热处理提高抗拉强度，同时采用镀铬或渗氮处理，提高表面硬度。

10紧固件材料选用，温度高于-100℃时，螺栓采用Ni，Gr-Mo等合金钢，需要进行热处理，防止螺纹咬伤。温度低于-100℃时螺栓可以采用奥氏体不锈钢，螺母采用Mo钢或Ni钢。同时螺纹表面涂二硫化钼。

11垫片材料选用，介质温度高于在-196℃，最高压力为3MPa时可以使用白石棉长纤维石棉橡胶板，温度高于-196℃，最高压力为5MPa时，可以采用不锈钢带石棉缠绕垫片，不锈钢带聚四氟乙烯缠绕垫片，不锈钢带膨胀石墨缠绕垫片。

所有零件在低温时要进行深冷处理，减小低温阀门在低温时的收缩变形。

• 低温阀门通常按其工作温度分类，-100℃～-40℃之间的称为低温阀门，-100℃以下的称为超低温阀门，低温阀门的工作温度主要取决于其介质温度 。
• 低于-100℃的工况环境，目前应该受到高度重视。
• 常见气体的液化温度（异丁烷  -0.6），（丙烷  -42），（二氧化碳  -78.5），（乙烯  -103.9），（甲烷  -161），（天然气  -162），（氧气  -183），（氩气  -185.8），（氮气  -196），  （空气  -196.1），（氢气  -252.8），（氦气  -269 ）。
• 有关标准规定，工作温度低于-100℃的低温阀门，其主要零部件在精加工前应进行深冷处理，目的是减少由于温差和金相组织改变而产生的变形 。
• 但-100℃以下的深冷环境通常只能通过低温液体浸渍法获得，由于液氮的温度位合适（-196℃）、来源广泛、无污染、价格便宜而得到广泛应用。采用液氮作为冷媒介质时，可以通过加入一定比例的酒精来获得不同的温度位。
• 深冷处理工艺在阀门行业主要适用于工作温度低于-100℃的超低温阀门零部件，在这个温度段的用材主要以F304、F304L、F316和F316L等Cr-Ni奥氏体不锈钢为主，这些材料都属于亚稳定型不锈钢，在低温下会发生向马氏体的金相转变，由于体心立方晶格的马氏体比面心立方晶格的奥氏体具有更大的比容，低温相变后会引起体积膨胀而导致零件变形。
• 此外，温度降低还会造成金属结构的收缩，由于零件各部分收缩不均匀，就产生了温度应力，当温度应力超出了材料的屈服极限时，零件将产生不可逆的永久变形。
• 深冷处理的目的就是使这些相变和变形在精加工之前充分发生 ，以保证成品零、部件的结构稳定。
• 目前，阀门低温试验所执行的标准主要是：JB/T7794、BS 6364等。
• 低温试验的主要内容有：检验密封件、填料、上密封等处的密封情况；整机带压工况的操作性能等。检测参数有：阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、填料函、冷媒及环境温度；阀门出口端的瞬间流量、累积流量和平均流量；试验介质压力极其变动情况。

• 由于低温下橡胶材料的缺陷和大多数非金属材料存在的冷脆及严重冷流现象，因此低温阀阀杆与阀体间的密封设计无法采用密封圈的形式，只能采用填料函密封结构和波纹管密封结构。一般波纹管密封多应用于介质不允许微量泄漏和不适宜填料的场合，其单层结构的寿命很短，多层结构的成本高，加工困难，所以一般不采用。
• 填料函密封结构制造加工简单，维修更换方便，在实际应用中相当普遍。但是填料一般工作温度不能低于-40℃，为了保证填料的密封性能，低温阀门的填料函装置应在接近环境温度的条件下工作。在温状态下，随着温度的降低填料弹性逐渐消失，防漏性能随之下降。由于介质渗漏造成填料与阀杆处结冰，将会影响阀杆的正常操作，同时也会因阀杆运动而将填料划伤，引起严重泄漏。所以在一般情况下要求低温阀填料在0℃以上温度工作，这就要求设计时通过长颈阀盖结构，使填料函远离低温介质，同时选用具有低温特性的填料。常用填料有聚四氟乙烯、石棉、浸渍聚四氟乙烯石棉绳和柔性石墨等，其中由于石棉无法避免渗透性泄漏，聚四氟乙烯线膨胀系数很大、冷流现象严重，所以一般不采用。柔性石墨是一种优良的密封材料，对气体、液体均不渗透，压缩率大于40%，回弹性大于15% ,应力松弛小于5% , 较低的紧固压力就可达到密封。它还有自润滑性，用作阀门填料可以有效防止填料与阀杆的磨损，其密封性能明显优于传统的石棉材料，因此是目前最优秀的密封材料之一。
• 由于填料一般都是非金属材料，其线膨胀系数比金属填料函和阀杆大得多。因此在常温下装配的填料，降到一定温度后，其收缩量大于填料孔和阀杆的收缩量，可能造成预紧压力减小引起泄漏。在设计时可以对填料压盖螺栓采用多组碟形弹簧垫片进行预紧，使填料在低温时的预紧力能得到连续补偿，以保证填料密封效果。
• 阀杆材料的低温变形，对填料的密封性能也会造成一定的影响。因此同阀体、阀盖、密封副材料一样，阀杆也必须进行低温深冷处理后再精加工，以使低温变形最小。另外，由于低温阀杆材料采用的奥氏体不锈钢无法通过热处理来提高表面硬度，使得阀杆与填料接合处比较容易相互擦伤，致使在填料处泄漏。因此对于阀杆表面必须进行镀硬铬或氮化处理，以提高表面硬度。

• 非金属密封。在常温下工作的球阀和蝶阀等一般均采用金属对非金属材料密封副。由于非金属材料的弹性大，获得密封所需的比压小，因此密封性好。但是在低温状态下，由于非金属材料的膨胀系数较金属材料大得多，使得其低温时的收缩量与金属密封件、阀体等配合件的收缩量相差较大，从而导致密封比压严重降低而产生无法密封的结果。大多数非金属材料在深冷温度下会变硬和变脆，失去韧性，从而导致冷流和应力松弛。如橡胶在温度低于其玻璃化温度时，会完全失去弹性，变成玻璃态，失去其密封性。另外橡胶在LNG介质中存在泡胀性，也无法用于LNG阀门。因此目前在设计低温阀门时，一般温度低于-70℃时不再采用非金属密封副材料，或将非金属材料通过特殊工艺加工成金属与非金属复合结构型式。
• 据国外资料记载，也有部分非金属材料可以在深冷状态下很好的应用。在70年代，爱尔兰合金有限公司的一种新型塑料“slipshod”，是一种超高分子量的聚乙烯，在-269℃温度仍具有很好的韧性，承受一定冲击应力时不断裂，而且能保持相当的抗磨性。法国研制的 Mylar 型塑料在液氢(-253℃)温度下仍具有相当的弹性。前苏联 H.T.洛马宁柯的聚碳酸脂密封座在液氮(-196℃)温度下进行密封性试验 , 数据表明聚碳酸脂在低温下具有良好的密封效果。
• 金属密封。在低温条件下，金属材料的强度和硬度提高，塑性和韧性降低，呈现出不同程度的低温冷脆现象，严重影响到阀门的性能和安全。为了防止材料在低温下的低应力脆断，在设计低温阀门时，一般温度高于-100℃采用铁素体不锈钢材料，而温度低于-100℃时，阀体、阀盖、阀杆、密封座等大多采用具有面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。但因铝及铝合金的硬度不高，密封面的耐磨、耐擦伤性能较差，所以在低温阀门中应用极少。一般使用奥氏体不锈钢材料居多，常用的有0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2 (304、316L) 等，这些材料没有低温冷脆临界温度，在低温条件下，仍能保持较高的韧性。
• 但是，奥氏体不锈钢作为低温阀门的金属密封副材料也存在着某些不足。因为这类材料的大部分在常温下处于亚稳定状态，当温度降低到相变点(MS )以下时，材料中的奥氏体会转变成马氏体。对于体心立方晶格的马氏体致密度低于面心立方晶格的奥氏体，且由于部分碳原子规则化排列占据体心立方点阵位置，使晶格沿C轴方向增长，从而体积发生变化引起内部应力的增加，使原本经研磨后达到密封要求的密封面产生翘曲变形，造成密封失效。
• 除了低温相变引起密封面变形失效外，由于零件各部分的温度差或由于不同材料间物理性能的差异，引起收缩不均，也会产生温变应力。当应力低于材料的弹性极限时，就会在密封面产生可逆性的弹性扭曲。当某一部分的温变应力超过了材料的屈服极限时，零件将发生不可逆转的扭曲变形，同样会造成密封面的失效，影响密封效果。
• 针对低温对金属密封副的影响，必须采取相应的措施，以使金属密封面的变形最小或密封面的变形对密封性能的影响最小。首先在材料方面尽量选用金相组织稳定性较高的材料(如 316L但成本较高)。其次对于阀体、阀盖、阀杆、密封件等奥氏体材料制作的零件必须进行低温处理 , 以使材料的马氏体转变和变形得到充分进行后再进行精加工。低温处理的温度应低于材料相变温度(MS )且低于阀门实际工作温度，处理时间以2～4h为宜，如需要可以进行多次低温处理或进行适当的时效处理。除了以上措施，在结构设计时也要进行考虑 , 以降低密封面变形对密封性能的影响，如在进行闸阀、球阀和蝶阀设计时可以考虑采用弹性密封结构，以使低温变形得到部分补偿。对于截止阀应采用锥面密封结构 , 使低温变形对密封面的影响较小。

• 1.固溶处理
• 固溶处理是奥氏体不锈钢的基本热处理方法，是防止晶间腐蚀的重要手段。而作为超低温阀门使用的奥氏体不锈钢，固溶处理的目的是为了使碳化物充分溶解，提高其抗脆性能力，从而可以在更低的温度下安全使用。对于含 Ti、Nb 的稳定化奥氏体不锈钢，固溶处理主要是为得到较均匀的成分和组织，保证其良好的韧性和塑性。对于铸件，固溶处理可使其在凝固过程中所产生的偏析得以改善，使组织接近均匀。此外，奥氏体不锈钢在焊接时，其热影响区由于碳化物析出及铁素体生成，会明显降低材料的低温韧性。因此，焊后亦应进行固溶处理，以恢复其低温韧性。
• 2.深冷处理
• 大部分Cr-Ni奥氏体不锈钢在常温下处于亚稳定状态，而在超低温范围内会因晶格畸变而发生马氏体转变。马氏体开始转变时的温度即为马氏体转变点 (亦称相变点) ,用符号 Ms 来表示。Ms点的温度主要取决于固溶在奥氏体内合金元素的量。当奥氏体不锈钢的工作温度等于或低于其马氏体转变点 Ms时，就会发生马氏体转变。因马氏体的比容比奥氏体的大，由此而引起的体积膨胀和组织应力会使零件尺寸发生变化，最终导致阀门泄漏。为防止材料在使用过程中发生马氏体转变，需对其进行深冷处理。
• 深冷处理是将奥氏体不锈钢材料浸在冷却剂中进行冷却、保冷，使之发生马氏体转变的一种工艺方法。深冷处理可使材料预先进行马氏体转变，以保证在使用中的组织稳定性。深冷处理一般在零件的精加工之前进行。深冷处理的温度应以材料的Ms 点为依据。材料不同，Ms 点各异。即使是同一牌号的材料，由于批次 (或炉号) 的不同，其Ms点也各不相同 , 而且差别很大。有的在超低温范围的上限附近即可产生马氏体转变。
• 马氏体的转变量随温度的降低而增加，为确保工件在使用过程中的组织稳定性，深冷处理所用介质的温度需等于或低于阀门工作温度。深冷处理的冷却介质多采用液氮或液氦等溶液。可根据阀门使用温度来确定。浸在深冷介质中的零件达到介质温度 (介质表面所冒气泡完全消失)时，即可计算保冷时间。根据实践经验，保冷 1～2h 即能达到处理目的。时间过长，对马氏体的转变无明显影响。保冷结束即可将零件取出在空气中放冷至常温。经过一次深冷处理后，奥氏体不锈钢的马氏体转变基本完成，一般情况下可以满足使用要求。对于密封性要求较严或靠介质压力密封的超低温止回阀，可增加深冷处理的次数。