低温闸阀：应用范围与技术参数详解
低温闸阀是专为 -40℃至 - 270℃（深冷工况） 低温介质设计的切断 / 调节类阀门，核心特点是在极端低温环境下保持结构密封性、材料韧性及操作可靠性，广泛应用于深冷能源、化工、航空航天等领域，其技术参数需严格匹配低温介质的物理特性（如易汽化、低温脆性等）。
一、低温闸阀的核心应用范围
低温闸阀的应用场景围绕 低温介质的储存、输送、加工 展开，具体可分为以下几大领域，不同场景对阀门的密封性、耐低温等级要求存在差异：

应用领域 典型使用场景 涉及低温介质 核心要求
能源化工 液化天然气（LNG）接收站、LNG 储罐 / 槽车装卸、液化乙烯 / 丙烯生产装置 LNG（-162℃）、液氧（-183℃）、液氮（-196℃）、液化乙烯（-104℃） 1. 零泄漏（防止介质汽化导致的安全风险）；
2. 耐频繁启闭（适应装卸作业需求）
空分设备 空气分离制氧 / 制氮装置的低温管道系统（如精馏塔出口、低温储罐连接管） 液氧、液氮、液氩（-186℃） 1. 材料无火花（液氧介质需防燃爆）；
2. 低摩擦系数（避免低温下部件卡涩）
航空航天 火箭推进剂储存与输送系统、卫星燃料地面加注设备 液氢（-253℃）、液氧（火箭氧化剂） 1. 超低温韧性（-253℃下无脆性断裂）；
2. 极高密封性（氢分子易渗透，需特殊密封结构）
医药与科研 生物样本深冷储存（液氮罐出口）、超导实验装置（低温冷却系统） 液氮、液氦（-269℃，近绝对零度） 1. 卫生级设计（医药场景防污染）；
2. 稳定流量控制（实验需精准介质供应）
食品工业 速冻食品生产线（低温制冷剂输送）、液态 CO₂（-78.5℃）保鲜系统 液态 CO₂、液氨（-33.5℃，需防泄漏） 1. 材料食品级认证（如 316L 不锈钢）；
2. 耐腐蚀（避免制冷剂与阀门反应）
二、低温闸阀的关键技术参数
低温闸阀的技术参数需重点关注 低温适应性、密封性、结构强度 三大核心，具体参数及选型要求如下：
1. 基础性能参数
参数类别 核心指标 常见范围 选型注意事项
公称通径（DN） 阀门进出口直径 DN15~DN1200 需匹配管道通径，大口径（DN500+）需考虑低温下的阀体刚性
公称压力（PN/Class） 阀门额定工作压力 PN1.6~PN42.0（Class150~Class2500） 1. 低温下介质 vapor pressure 升高，需选高于实际工作压力 1.2~1.5 倍的额定压力；
2. 液氢 / 液氦场景需选高压等级（PN25+）
适用温度范围 阀门正常工作的介质温度 -40℃（常规低温）~-270℃（深冷，液氦工况） 1. 明确介质温度，避免材料低温脆化（如普通不锈钢无法耐受 - 196℃以下）；
2. 标注 “低温等级”：如 L 级（-40~-100℃）、XL 级（-100~-196℃）、XXL 级（-196℃以下）
连接方式 阀门与管道的连接结构 法兰连接（最常用）、焊接连接（高密封需求）、螺纹连接（小口径 DN50 以下） 1. 低温法兰需选 “低温型密封面”（如榫槽面、凹凸面），避免平面对接密封失效；
2. 焊接连接需采用 “低温焊材”（如 ER308L，防止焊口低温开裂）
2. 材料参数（低温闸阀核心！）
低温环境下材料易出现 脆性断裂、密封件硬化失效，因此阀体、阀盖、阀芯及密封件的材料选择是关键：

部件 推荐材料 适用温度下限 核心特性
阀体 / 阀盖 1. 奥氏体不锈钢（304L、316L）
2. 低温碳钢（A352 LCC，美标）
3. 镍合金（Inconel 625，超低温） 304L：-196℃
A352 LCC：-46℃
Inconel 625：-270℃ 1. 316L 比 304L 耐腐蚀性更强（适应含硫低温介质，如 LNG）；
2. 超低温（-196℃以下）必须选镍合金或钛合金，避免不锈钢低温脆化
阀芯 / 阀杆 1. 316L 不锈钢（表面硬化处理）
2. 17-4PH 沉淀硬化不锈钢 -196℃（316L）
-100℃（17-4PH） 阀杆需做 “低温氮化处理”，降低摩擦系数，防止低温下卡涩
密封件 1. 金属密封（铜合金、软铁，适用于 - 200℃以下）
2. 聚合物密封（PTFE 改性材料，如填充玻璃纤维的 PTFE，适用于 - 100~-200℃）
3. 石墨密封（柔性石墨，适用于 - 200~-270℃，耐高压） 金属密封：-270℃
改性 PTFE：-200℃
柔性石墨：-270℃ 1. 液氧介质禁止用有机密封件（如普通橡胶，易燃爆），需选金属或陶瓷密封；
2. 密封件需与介质兼容（如液氢不与铜合金反应，可选铜密封）
3. 密封与操作参数
密封等级：
低温闸阀需满足 双向密封（上游端 + 下游端），泄漏量标准参考 API 598（阀门压力试验规范），核心要求：
液体介质：泄漏量≤0.15mL/min（DN100 以下）；
气体介质（如 LNG 汽化后）：泄漏量≤1×10⁻⁵ mL/s（氦质谱检漏合格）。
操作方式：
分为手动（小口径、低频次操作）、电动（大口径 DN300+、远程控制，如 LNG 接收站）、气动（防爆场景，如化工园区），电动低温闸阀需配备 低温型执行器（工作温度与阀门匹配，避免电机低温失效）。
低温预处理要求：
阀门安装前需进行 “深冷处理”（如将阀门置于液氮中浸泡 2~4 小时），模拟实际工况，检测材料收缩量及密封性能，防止安装后因温度骤降导致泄漏。
三、低温闸阀选型核心注意事项
介质兼容性优先：明确介质是否有腐蚀性（如含硫 LNG 选 316L）、是否易燃易爆（液氧选无火花材料）、是否易渗透（液氢选金属密封）；
避免 “常温阀门替代”：普通不锈钢闸阀（如 304）在 - 40℃以下会失去韧性，强行使用可能导致阀体开裂，必须选用标注 “低温认证”（如 API 602 低温版、GB/T 24925）的产品；
关注 “冷缩补偿结构”：低温下阀门部件（如阀杆、阀体）收缩量不同，需选择带 “波纹管密封” 或 “柔性阀座” 的结构，抵消冷缩导致的密封间隙。