从行业角度看液氢阀门

液氢在储存和运输方面具有一定的优势。与氢气相比，液氢 (LH2) 密度更高，储存所需的压力也更低。然而，氢气必须达到 -253°C 才能变成液体，这意味着它相当困难。极低的温度和易燃风险使液氢成为一种危险介质。因此，在设计用于相关应用的阀门时，严格的安全措施和高可靠性是不可或缺的要求。

作者：Fadila Khelfaoui、Frédéric Blanquet

威兰阀门（Velan）

液氢（LH2）的应用。

目前，液氢已被应用于并正在尝试应用于各种特殊场合。在航空航天领域，它可以用作火箭发射燃料，还可以在跨音速风洞中产生激波。在“大科学”的支持下，液氢已成为超导系统、粒子加速器和核聚变装置中的关键材料。随着人们对可持续发展的渴望日益增长，近年来，越来越多的卡车和船舶使用液氢作为燃料。在上述应用场景中，阀门的重要性显而易见。阀门的安全可靠运行是液氢供应链生态系统（生产、运输、储存和配送）中不可或缺的一部分。与液氢相关的操作极具挑战性。Velan 凭借在低至-272°C 的高性能阀门领域超过 30 年的实践经验和专业知识，长期参与各种创新项目，凭借实力赢得了液氢服务的技术挑战。

设计阶段的挑战

压力、温度和氢气浓度都是阀门设计风险评估中需要考虑的主要因素。为了优化阀门性能，设计和材料选择起着决定性的作用。用于液氢应用的阀门面临着额外的挑战，包括氢气对金属的不利影响。在极低温度下，阀门材料不仅必须能够承受氢分子的侵蚀（一些相关的劣化机制在学术界仍有争议），还必须在其整个生命周期内长期保持正常运行。就目前的技术发展水平而言，业界对非金属材料在氢应用中的适用性的了解有限。在选择密封材料时，必须考虑到这一因素。有效的密封也是一项关键的设计性能标准。液氢与环境温度（室温）之间存在近300°C的温差，从而形成温度梯度。阀门的每个部件都会经历不同程度的热膨胀和收缩。这种差异可能导致关键密封面发生危险的泄漏。阀杆的密封性也是设计的重点。从冷到热的转变会产生热流。阀盖腔体区域的高温部件可能会结冰，从而破坏阀杆的密封性能并影响阀门的可操作性。此外，-253°C 的极低温度意味着需要采用最佳的隔热技术，以确保阀门能够将液氢维持在此温度下，同时最大限度地减少沸腾造成的损失。只要有热量传递给液氢，它就会蒸发并泄漏。不仅如此，在隔热层的断裂点处会发生氧气凝结。一旦氧气与氢气或其他可燃物接触，火灾风险就会增加。因此，考虑到阀门可能面临的火灾风险，阀门的设计必须考虑防爆材料，以及耐火执行器、仪表和电缆，所有这些都需要经过最严格的认证。这确保阀门在发生火灾时能够正常运行。压力升高也是一个潜在的风险，可能导致阀门无法操作。如果液氢滞留在阀体腔内，同时发生传热和液氢蒸发，就会引起压力升高。如果存在较大的压差，就会出现气蚀（空化）/噪声。这些现象会导致阀门的使用寿命过早结束，甚至会因工艺缺陷而遭受巨大损失。无论具体的操作条件如何，如果在设计过程中能够充分考虑上述因素并采取相应的对策，就能确保阀门安全可靠地运行。此外，还存在与环境问题相关的设计挑战，例如逸散性泄漏。氢气的独特性：分子小、无色、无味、易爆炸。这些特性决定了零泄漏的绝对必要性。

在北拉斯维加斯西海岸氢气液化站，

维兰德阀门工程师正在提供技术服务

阀门解决方案

无论具体功能和类型如何，所有用于液氢应用的阀门都必须满足一些共同的要求。这些要求包括：结构部件的材料必须确保在极低温度下保持结构完整性；所有材料必须具有天然的防火性能。出于同样的原因，液氢阀门的密封元件和填料也必须满足上述基本要求。奥氏体不锈钢是液氢阀门的理想材料。它具有出色的冲击强度、最小的热损失，并且能够承受较大的温度梯度。还有其他材料也适用于液氢工况，但仅限于特定的工艺条件。除了材料的选择之外，一些设计细节也不容忽视，例如延长阀杆并使用气柱保护密封填料免受极低温度的影响。此外，延长阀杆可以配备隔热环，以避免冷凝。根据具体的应用条件设计阀门有助于针对不同的技术挑战给出更合理的解决方案。Vellan 提供两种不同设计的蝶阀：双偏心和三偏心金属阀座蝶阀。两种设计均具备双向流动能力。通过设计阀瓣形状和旋转轨迹，可实现紧密密封。阀体内部没有空腔，没有残留介质。Velan双偏心蝶阀采用阀瓣偏心旋转设计，结合独特的VELFLEX密封系统，实现了卓越的阀门密封性能。这项专利设计能够承受阀门剧烈的温度波动。TORQSEAL三偏心阀瓣也拥有特殊设计的旋转轨迹，有助于确保阀瓣密封面仅在到达关闭位置的瞬间接触阀座，不会产生刮擦。因此，阀门的关闭扭矩可以驱动阀瓣实现柔性阀座，并在关闭位置产生足够的楔入效应，同时使阀瓣与阀座密封面的整个圆周均匀接触。阀座的柔性使阀体和阀瓣具有“自调节”功能，从而避免在温度波动期间阀瓣卡死。强化不锈钢阀杆可承受高操作循环，即使在极低温度下也能平稳运行。VELFLEX 双偏心设计使阀门能够快速轻松地在线维护。由于采用侧壳设计，阀座和阀瓣可直接检查或维护，无需拆卸执行器或使用特殊工具。

天津塘沽水封阀门有限公司支持高度先进的弹性阀座阀门，包括弹性阀座对夹式蝶阀, 凸耳蝶阀, 双法兰同心蝶阀, 双法兰偏心蝶阀,Y型过滤器、平衡阀、对夹双板止回阀， ETC。