之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹石化LNG閥門(mén)設計選型根據發(fā)展的生命周期理論，目前LNG閥門(mén)技術(shù)正在處于快速增長(cháng)期，即數量與發(fā)明人數量都呈現出快速增長(cháng)的勢頭（如圖4所示）。LNG閥門(mén)技術(shù)在經(jīng)歷20世紀70年代至20世紀末的初始發(fā)展階段后，自2000年后開(kāi)始處于快速增長(cháng)階段，而在2005年之后更是表現出快速增長(cháng)的勢頭。這說(shuō)明目前LNG閥門(mén)技術(shù)仍是一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，具有較強的吸引力。圖4 LNG閥門(mén)技術(shù)的數量與發(fā)明人數量分布為了保證低溫閥能在低溫下安全可靠地運行,在低溫閥的設計和制造方面有一些特殊的考慮和要求。同樣，低溫閥的試驗與普通閥門(mén)也有所不同。下面就JB/T7749-1995《低溫閥門(mén)技術(shù)條件》和英國B(niǎo)S6364：R1998《低溫閥門(mén)》的試驗方法，試驗要求和度驗裝置作簡(jiǎn)略的介紹。
1石化LNG閥門(mén)設計選型.低溫閥門(mén)試驗(JB/T7749-1995)
(1)試驗條件
低溫閥門(mén)的低溫試驗在常溫試驗合格后進(jìn)行。試驗前應消除閥門(mén)水分和油脂，擰緊螺栓至預定的力矩或拉力，記錄其數值。用符合試驗要求的熱電偶與閥門(mén)連接，試驗過(guò)程中臨測閥體、閥蓋的溫度。低溫試驗冷卻介質(zhì)為液氮與酒精的混合液或液氮，試驗介質(zhì)為氦氣。
(2)試驗步驟
1)低溫閥門(mén)試驗裝置見(jiàn)圖2-46。如圖所示，將閥門(mén)安裝在試驗容器里，并接好所有接頭，保證閥門(mén)填料處在容器上部，且溫度保持在0度以上。
2)在常溫及zui大閥門(mén)試驗壓力下，使用氮氣做初如檢測試驗，確保閥門(mén)在合適的條件下進(jìn)行試驗。
3)將閥門(mén)浸入液氮與酒精的混合液或液氮中冷卻至閥門(mén)低溫工況溫度，其水平面蓋住閥體與閥蓋。
4)在低溫工況溫度下，按下列步驟進(jìn)行操作:
①在低溫工況溫度下，浸泡閥門(mén)直到各處的溫度穩定為止，用熱電偶測量保證閥門(mén)各處溫度的均勻性;
②在試驗溫度下，重復2.11.1(2)-2)的初始檢測試驗;
③在試驗溫度和閥門(mén)的公稱(chēng)壓力下，開(kāi)關(guān)閥門(mén)5次做低溫操作性能試驗，配有驅動(dòng)裝置的閥門(mén)按上述要求做動(dòng)作試驗;
④在zui大閥門(mén)試驗壓力下，按閥門(mén)的正常流向做閥門(mén)密封試驗，對于雙向密封的閥門(mén)應分別進(jìn)行試驗，用流量計測量泄漏量時(shí)，其泄漏率應符合表2-23規定;
⑤閥門(mén)處在開(kāi)啟位置時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)出口端的針形閥(見(jiàn)圖2-46,并向閥體加壓至密封試驗壓力，保持15min，檢查閥門(mén)填料處、閥體和閥蓋連接處的密封性;
⑥閥蓋上密封的檢查，有上密封的閥門(mén)應做上密封試驗，試驗時(shí)閥門(mén)全開(kāi)，兩端封閉，向閥內通入氦氣至密封試驗壓力為止，松開(kāi)填料壓蓋，檢查上密封的密封性。

    3.2 石化LNG閥門(mén)設計選型LNG閥門(mén)技術(shù)的主要研究領(lǐng)域

    （1）標題關(guān)鍵詞分析

    LNG閥門(mén)文獻標題中的主要關(guān)鍵詞（如表1所示），進(jìn)一步說(shuō)明了目前該領(lǐng)域的主要研究?jì)热?。除?.1部分主要IPC的分析外，我們還可以看出，LNG閥門(mén)技術(shù)與低溫流體或液體閥門(mén)技術(shù)具有一致性，而且低溫與高壓是該技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。此外LNG閥門(mén)技術(shù)更多是與LNG的存儲與運輸相關(guān)聯(lián)，如車(chē)載或船運。

    標題高頻詞語(yǔ)的共現關(guān)系（如圖5所示）可以進(jìn)一步揭示技術(shù)領(lǐng)域的研究主題。車(chē)用發(fā)動(dòng)機與制冷系統是低溫閥門(mén)系統的主要應用領(lǐng)域，對閥門(mén)系統的研究主要包括低溫管道、傳感器、球形閥、計量裝置、閥體等，其中低溫管道、流體控制、制冷系統應用、存儲罐、壓力技術(shù)等是熱點(diǎn)研究?jì)热荨?/p>

    （2）分類(lèi)號分析

    LNG閥門(mén)的主要IPC如表2所示。通過(guò)這些IPC可以看出，目前LNG閥門(mén)技術(shù)開(kāi)發(fā)主要面向的是應用，如LNG存儲過(guò)程需要的裝填與釋放、計量與控制等，而非閥門(mén)自身技術(shù)，因為F16K小類(lèi)的相對較少。從IPC小組來(lái)看，F16K中的主要為控制閥（ControlValve）、球形閥（BallValve）、提升閥、閘門(mén)閥或滑閥（機械致動(dòng)裝置）、蝶形閥等。

    LNG低溫閥門(mén)的IPC小類(lèi)的共現關(guān)系（如圖6所示）。通過(guò)圖6，除了可以發(fā)現閥門(mén)技術(shù)本身（F16K）外，同樣也能找到低溫閥門(mén)的應用領(lǐng)域，如低溫液體的存儲（F17C）與運輸（B67D、B63B、B65B）、制冷裝置與系統（F25D、F25B）、醫療儀器（A61B）、清潔與除垢（B09C、B08B）、食品加工設備（A23L）、低溫液態(tài)燃料供給（F02M、F02D、B60K）等，其中面向低溫液體存儲（F17C）與制冷系統（F25B）的閥門(mén)設計與改進(jìn)是目前技術(shù)的重點(diǎn)關(guān)注內容。

    通過(guò)IPC小組的共現關(guān)系（如圖7所示），可以進(jìn)一步揭示出低溫閥門(mén)領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)：低溫液體存儲過(guò)程中的裝填與排放技術(shù)、管道及其監測技術(shù)、制冷系統中的應用、提升閥切斷裝置、泵裝置、發(fā)動(dòng)機非液態(tài)燃料輸送技術(shù)、低溫液態(tài)氣體分離中的應用等。

    3.3 主要競爭者分析

    在LNG低溫閥門(mén)領(lǐng)域擁有較多的企業(yè)如表3所示，其中擁有數量較多的權人并非閥門(mén)制造商，而是處于應用領(lǐng)域的企業(yè)。

    3.4 技術(shù)*分析

    的被引情況可以在一定程度上反映被引用權人在該技術(shù)領(lǐng)域的程度。通過(guò)LNG低溫閥門(mén)領(lǐng)域的高被引權人（如表4所示），我們可以看出，

    3.5 研究團隊分析

    本研究數據集中的主要發(fā)明人如表5所示。需要特別說(shuō)明的是，因為姓名簡(jiǎn)寫(xiě)問(wèn)題極有可能造成數據的不*性。通過(guò)發(fā)明人的共現關(guān)系（如圖9所示）不僅可以在一定程度上克服這一問(wèn)題，而且還可以發(fā)現該領(lǐng)域的主要研究團隊。
    3.6 利益相關(guān)者分析

    本研究中的利益相關(guān)者，指通過(guò)共權而形成的利益團體。LNG低溫閥門(mén)領(lǐng)域的主要利益團體如圖10所示。通過(guò)圖10可以發(fā)現該領(lǐng)域通過(guò)共權而形成的兩個(gè)較大的利益團體：

    4 LNG低溫閥門(mén)領(lǐng)域相關(guān)標準

    上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥從標準文獻數據集來(lái)看，目前LNG低溫閘閥、球閥、截止閥、止回閥、蝶閥及安全閥等，已經(jīng)走上了標準化發(fā)展的道路，每一種閥門(mén)都有其相應的標準，其中涉及閘閥、止回閥、船載閥的相關(guān)標準較多，相關(guān)標準如表6所示。目前，比較通用的設計和制造標準共有31項，主要包括BS6364、ASMEB16.34、NFM51-002-2007、MSSSP-134、SHELLSPE77/200，比較通用的國內設計與制造標準主要有GBT24925—2010；比較通用的檢驗與實(shí)驗標準共有8項，包括BSEN12567—2000、BS6364、ISO15848等。

    通過(guò)對標準項目的細分可以發(fā)現，因為L(cháng)NG超低溫閥門(mén)的工作溫度極低，因此在設計這類(lèi)閥門(mén)時(shí)，除了應遵循一般閥門(mén)的設計原則外，還有一些特殊的要求。因此，在LNG閥門(mén)標準中也對閥門(mén)的材料、防火防靜電、閥桿設計以及閥門(mén)測試中溫度、壓力提出了要求，其中涉及閥門(mén)材料、密封材料、低溫處理和閥門(mén)結構設計的標準較多。目前，低溫閥門(mén)主要選用奧氏體不銹鋼，密封材料主要用的聚三氟氯乙烯（PCTFE），法蘭連接處及填料函選用石墨材料。表6 LNG產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)標準

    5 LNG低溫閥門(mén)技術(shù)的發(fā)展趨勢

    5.1 閥門(mén)材料越來(lái)越成熟

    LNG閥門(mén)正常工作溫度約-163℃，在此溫度下，一般閥門(mén)用的材料強度和硬度升高，塑性和韌性大幅下降，這會(huì )嚴重影響閥門(mén)的安全性，超低溫下能夠保證閥門(mén)安全性的材料成為閥門(mén)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。從金相學(xué)的角度出發(fā)，在低溫狀態(tài)下不出現低溫脆性的是晶格呈現面心立方的材料是目前研究的重點(diǎn)，這類(lèi)材料具有足夠的韌性和組織穩定性，以保證在低溫下不會(huì )因相變導致變形繼而影響閥門(mén)的密封性，其中奧氏體不銹鋼材料低溫變形小，沒(méi)有明顯的低溫冷脆臨界溫度，在-200℃以下，仍能保持較高的韌性，是目前閥門(mén)選用zui多的材料。

    5.2 新型密封材料研究

    由于低溫下橡膠材料的玻璃態(tài)轉變及大多數非金屬材料存在著(zhù)冷脆和嚴重冷流現象，因此低溫閥閥桿與閥體間的密封多采用填料函密封結構。目前低溫填料主要有聚四氟乙烯、石棉、浸漬聚四氟乙烯石棉繩和柔性石墨等，其中由于石棉無(wú)法避免滲透性泄漏，聚四氟乙烯線(xiàn)膨脹系數很大、冷流現象嚴重，所以很少采用，而聚三氟乙烯（PCTFE）在液氦、液氧和液化天然氣中不發(fā)生脆裂，不蠕變，不滲透任何氣體，不助燃，是一種良好的密封聚合物，是目前采用較多的密封材料。柔性石墨是新發(fā)展起來(lái)的一種優(yōu)良的密封材料，具有耐低溫、耐腐蝕、自潤滑、熱膨脹率小及氣液密封性能良好等特點(diǎn)，主要用于法蘭連接處及填料函。

    5.3 低溫處理技術(shù)

    奧氏體不銹鋼作為超低溫球閥的關(guān)鍵密封副材料在常溫下處于亞穩定狀態(tài)，鋼從奧氏體化狀態(tài)快速冷卻，在較低溫度下（低于Ms點(diǎn)）發(fā)生馬氏體轉變。此時(shí)，鐵原子和碳原子都不能進(jìn)行擴散，其轉變過(guò)程僅僅是Fe的晶格發(fā)生改組，這種無(wú)擴散型相變的宏觀(guān)表現即是閥門(mén)零件的尺寸變化。奧氏體不銹鋼深冷處理后會(huì )發(fā)生尺寸改變，一次深冷后試樣的zui大變形量比較大，二次深冷后尺寸zui大變形量有明顯的降低。為確保馬氏體的充分轉變，材料精加工前宜對材料進(jìn)行兩次深冷處理，盡量減少閥門(mén)在使用低溫條件下尺寸的改變。奧氏體不銹鋼進(jìn)行深冷處理后，會(huì )有效解決材料在超低溫條件下形變的問(wèn)題，從而保證低溫閥門(mén)密封性能。

    5.4 結構設計趨勢

    LNG閥門(mén)在裝置中起重要的切斷、止回、調節等作用，并且LNG具有易燃易爆性，因此閥門(mén)結構設計需要保證在深冷工況及易燃易爆介質(zhì)下安全、密封可靠、開(kāi)關(guān)靈活等要求。目前LNG閥門(mén)多采用長(cháng)頸閥蓋，使填料部位遠離閥體中流過(guò)的介質(zhì)LNG，保證填料部位的溫度在0℃以上，防止因填料函部分過(guò)冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結霜或凍結，使填料可以正常工作；對于有密閉中腔結構的閥門(mén)，由于在間歇管線(xiàn)或檢修狀態(tài)下，中腔存有的LNG可能會(huì )發(fā)生氣化，導致閥門(mén)內部超壓，甚至威脅到閥門(mén)的安全，為保證閥門(mén)的安全性，此類(lèi)閥門(mén)要求帶中腔自泄壓結構，使閥門(mén)內腔壓力異常超壓時(shí)，實(shí)現自動(dòng)泄放；由于LNG介質(zhì)的易燃易爆特性，在設計LNG超低溫閥門(mén)時(shí)，一般設計有防靜電結構，以保證閥門(mén)的導電性；為防止LNG外泄漏，在閥體/壓蓋處及閥桿處引入唇式密封的密封方式，可以很好控制閥門(mén)的外泄漏。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥