介紹了液化天然氣槽車用緊急切斷閥的結構特點、工作原理和動作特性，探討了易熔合金熔化溫度的選擇。

1、概述

　　液化天然氣(LNG) 作為管道天然氣的有益補充，在優化能源結構，促進經濟持續健康發展，實現節能減排和治理環境方面都發揮著重要作用，并有助于我國實現能源供應的多元化，從而促進國民經濟的發展。隨著LNG產業鏈的延伸，國內大量LNG衛星站和加氣站建成投運，在LNG從接收站和液化廠到達LNG衛星站、加氣站等中小型用戶環節中，LNG槽車運輸是目前最廣泛且唯一的陸運方式。緊急切斷閥作為LNG 槽車裝卸料過程中的重要安全保護元件，真空技術網(http://shengya888.com/)認為其功能影響到LNG槽車的安全。

2、結構特點

　　LNG 槽車用緊急切斷閥主要由截止閥和氣動裝置兩部分組成( 圖1) 。

　　(1) 非金屬密封結構

　　由于緊急切斷閥在事故狀態下進行緊急切斷，為保證閥門密封良好，徹底將介質隔離，閥瓣上鑲有PCTFE 非金屬密封圈，通過壓板及ISO 7042 型全金屬自鎖螺母緊固。閥瓣與PCTFE 非金屬密封圈接觸的表面車有同心圓的溝槽，實現迷宮功能，確保該部位的密封。

　　(2) 閥瓣導向

　　閥瓣的外圓和閥體的中腔均進行機加工，并采用基孔制H11/d11 配合，以利于閥瓣導向，確保閥瓣在運動時不會傾斜或翹起，從而避免由于閥座不均勻磨損而引起的泄漏。

　　(3) 閥桿導向

　　緊急切斷閥的閥桿加長，以使填料遠離低溫冷媒介質，保證填料處于0℃ 以上，確保填料密封可靠。加長后的閥桿屬于細長軸，因此閥桿下端需要徑向支撐。在閥蓋內壓入與閥蓋過盈配合用HPb59 -1材料制成的導向套，導向套壓入后在導向套與閥蓋接合線靠近閥蓋的一側打沖眼，以利于導向套限位，防止導向套軸向竄動。導向套既可以起到對閥桿的導向作用，又可以起到對閥桿的支撐作用，避免在極端條件下，造成閥桿彎曲。此外，導向套也防止在閥桿上產生側面推力。

　　(4) 中法蘭連接螺栓防松

　　由于LNG槽車在運輸過程中不可避免發生振動，并且在裝卸料過程中閥門要承受交變溫度變化，從而引起螺栓的松弛，進而影響中法蘭墊片的密封。為避免螺栓松弛，在螺栓與中法蘭接觸面位置配置了JB/ZQ 4342 型雙面滾花碟形墊圈，有效防止了螺栓產生松弛現象，確保中法蘭墊片密封可靠。

　　(5) 閥桿雙重密封

　　閥桿密封的填料函中裝有PTFE 填料，填料壓套外圓及內孔各加工兩道溝槽，溝槽中分別裝有O形圈，使之與填料函孔及閥桿外圓相密封，從而實現PTFE + 橡膠O形圈的雙重填料密封效果，確保填料部位不發生外漏。

圖1 LNG槽車緊急切斷閥

　　(6) 活載荷填料

　　由于閥門頻繁啟閉，填料在閥門啟閉過程中不可避免的產生磨損，影響填料的密封性能，為避免這一情況的發生，填料壓套上設有螺旋圓柱彈簧。通過壓蓋螺母壓緊彈簧，使彈簧貯存彈性能，當填料體積發生損失，如摩擦、壓實等損耗，以及填料松弛、振動、不同熱膨脹等引起的填料與閥桿接觸力的跌落，彈性能可以彌補填料應力的松弛，使填料在閥門運行期間保護密封，從而延長填料的使用壽命。

　　(7) 易熔塞

　　氣缸上設有易熔塞(圖2) ，當環境溫度達到易熔塞的設定溫度時易熔塞熔化，放出氣缸中氣體。在彈簧力的作用下，氣缸活塞帶動閥桿及閥瓣將閥門關閉，實現緊急切斷功能。易熔塞是一種熱啟動的卸壓裝置，能防止由于過高的熱量而引起的超壓。易熔塞由塞體和易熔合金( 伍德合金，表1) 組成。為防止在空氣壓力作用下易熔合金被擠出，將塞體內孔設計為從受壓端開始一系列孔徑逐漸減小的階梯形孔。易熔合金由鉍、鉛、錫、鎘4 種金屬組成。按不同質量百分比組成時，可實現不同的熔化溫度(表1) 。易熔合金組成的4 種金屬純度要求較高，其中鉍的純度不小于99.95%，鉍中雜質含量應符合表2 的規定，鉛的純度不低于99. 94%，錫的純度不低于99.90%，鎘的純度不低于99.95%。

圖2 易熔塞

表1 易熔合金Wt%

表2 鉍中雜質含量Wt%

　　(8) 手動功能

　　氣缸設有手動操作機構，在沒有氣源的情況下，可手動實現閥門的啟閉。

3、工作原理

　　氣缸充入0.4 ～0.7MPa 氣壓時，活塞上升帶動閥桿開啟閥門。關閉閥門時，將氣缸內的氣體排空，活塞在彈簧力作用下帶動閥桿與閥瓣向下運動，密封件壓緊閥座，閥門關閉。氣動操作時，當閥門的周圍環境溫度達到易熔合金熔化溫度( 70 ± 5℃) 時，易熔塞內部的易熔合金就會熔化，氣缸內的空氣會自動排空，活塞在復位彈簧力及閥桿、閥瓣組件重力的作用下，帶動閥桿及閥瓣將閥門關閉。當沒有氣源時，逆時針旋轉手輪帶動閥桿及閥瓣向上運動，可手動開啟閥門，反之操作，則實現手動關閉閥門。

4、動作特征

　　(1) 超溫關閉

　　當易熔塞在設定溫度下熔化時，緊急切斷閥實現超溫關閉、緊急切斷的特性。

　　現有的國家標準和行業標準均規定易熔塞在環境溫度達到70 ± 5℃時，應能熔化，該數據來源于日本JLPA NO.6:1977 最后草案的規定，該標準已被JLPA 206:2000 代替。在JLPA 206 標準中規定，易熔合金的熔化溫度應不超過110℃，并且JLPANO.6 及JLPA 206 規定僅適用于LPG 裝置。美國NFPA 59A 標準中關于LNG 槽車的技術要求則規定按照NFPA 58 標準執行，該標準規定易熔合金的熔化溫度應不超過121℃。建議國內各相關制造企業及標準化管理部門應研究我國的相關標準是否按照JLPA 206 或NFPA 58 提高切斷溫度的可行性，從而確保LNG 槽車裝卸料過程的安全可靠。

　　(2) 緊急切斷時間

　　由于氣動裝置的活塞上設有彈簧復位機構，可以實現緊急關閉閥門、切斷介質流道的特性，其切斷時間小于10s。

　　(3) 防自然關閉

　　LNG 槽車在裝卸料過程中，需連續運行48h，此時緊急切斷閥處于全開位置。非事故狀態下，閥門不允許自然關閉。因此閥門在全開狀態下進行裝卸時不能自然關閉，以保證LNG槽車的正常裝卸料。

　　(4) 耐振動

　　LNG 槽車在公路上運輸，由于公路路線長，路況復雜，LNG槽車在行駛過程中必然會受到振動，因此要求緊急切斷閥必須具有耐振動功能。閥門應按GB/T 22653-2008 的規定通過振動型式試驗。

5、結語

　　緊急切斷閥是LNG 槽車裝卸料過程中的重要安全附件。在非裝卸料時，閥門處于關閉狀態。在裝卸料時，閥門開啟。裝卸料過程中，非事故狀態下，閥門不能自然關閉。當環境溫度達到易熔合金設定切斷溫度范圍內時，緊急切斷閥應迅速關閉，切斷介質，確保LNG 槽車在裝卸料過程中的安全。由于易熔合金的設定切斷溫度與閥門性能相關，建議國內相關企業及有關技術監督部門應研究是否參照國外相關標準進行修訂。