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）具有更高的密度，并且需要更低的储存压力。然而，氢必须在-253℃才能变成液态，这意味着它相当困难。极低的温度和可燃性风险使液氢成为危险的介质。因此，在为相关应用设计阀门时，严格的安全措施和高可靠性是不折不扣的要求。
作者：Fadila Khelfaoui、Frédéric Blanquet
韦兰阀门（Velan）
液氢（LH2）的应用。
目前液氢已在各种特殊场合使用并尝试使用。在航空航天中，它可以用作火箭发射燃料，还可以在跨音速风洞中产生冲击波。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的关键材料。随着人们对可持续发展的渴望不断增强，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，阀门的重要性非常明显。阀门的安全可靠运行是液氢供应链生态系统（生产、运输、储存和分销）不可或缺的一部分。与液氢相关的操作具有挑战性。凭借在低至-272℃高性能阀门领域超过30年的实践经验和专业知识，Velan长期参与各种创新项目，显然已经赢得了液氢服务以其实力。
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检查的主要因素。为了优化阀门性能，设计和材料选择起着决定性作用。液氢应用中使用的阀门面临着额外的挑战，包括氢对金属的不利影响。在极低的温度下，阀门材料不仅必须承受氢分子的攻击（一些相关的劣化机制在学术界仍在争论），而且还必须在其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认识有限。在选择密封材料时，需要考虑到这一因素。有效的密封也是一个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，从而产生温度梯度。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表面发生危险泄漏。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。阀盖腔体区域的热部件可能会冻结，这会破坏阀杆密封性能并影响阀门的可操作性。此外，-253℃的极低温度意味着需要最好的隔热技术，以确保阀门能够在该温度下维持液氢，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态氢，它就会蒸发并泄漏。不仅如此，在绝缘的断裂点处还会发生氧气凝结。一旦氧气与氢气或其他可燃物接触，火灾的风险就会增加。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，以及防火执行器、仪表和电缆，所有这些都经过最严格的认证。这可确保阀门在发生火灾时正常运行。压力升高也是一种潜在风险，可能导致阀门无法运行。如果液氢滞留在阀体腔内，传热和液氢蒸发同时发生，就会引起压力升高。如果压力差较大，就会发生气蚀（气蚀）/噪音。这些现象都会导致阀门使用寿命提前结束，甚至因工艺缺陷而遭受巨大损失。无论具体的运行工况如何，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，就可以保证阀门安全可靠的运行。此外，还存在与环境问题相关的设计挑战，例如无组织泄漏。氢气很独特：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，所有液氢应用的阀门都必须满足一些共同要求。这些要求包括：结构件的材料必须确保在极低的温度下保持结构完整性；所有材料必须具有天然的防火安全特性。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。它具有优异的冲击强度、最小的热损失，并能承受较大的温度梯度。还有其他材料也适用于液氢条件，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，例如延长阀杆和使用空气柱来保护密封填料免受极低温的影响。另外，阀杆的延长部分可配备隔热环以避免凝露。根据具体应用条件进行阀门设计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座蝶阀。两种设计都具有双向流动能力。通过设计阀瓣形状和旋转轨迹，可以实现紧密密封。阀体内无空腔，无残留介质。维兰双偏心蝶阀采用蝶板偏心旋转设计，结合独具特色的VELFLEX密封系统，实现卓越的阀门密封性能。这项专利设计可以承受阀门内较大的温度波动。TORQSEAL 三偏心阀瓣还具有专门设计的旋转轨迹，有助于确保阀瓣密封面在到达关闭阀门位置时仅接触阀座且不会刮擦。因此，阀门的关闭扭矩可以驱动阀瓣实现柔顺阀座，并在关闭阀门位置产生足够的楔紧作用，同时使阀瓣与阀座密封面的整个圆周均匀接触。阀座的柔顺性使阀体和阀瓣具有“自调节”功能，从而避免阀瓣在温度波动时卡死。强化不锈钢阀轴能够承受高运行周期，并在极低的温度下平稳运行。VELFLEX 双偏心设计允许快速、轻松地在线维修阀门。得益于侧壳，可以直接检查或维修阀座和阀瓣，无需拆卸执行器或特殊工具。
天津塘沽水封阀门有限公司支持高度先进的技术弹性阀座阀门，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。
发布时间：2023年8月11日