對閥門進行低溫性能試驗時，氣瓶中的氦氣經過高壓管路進入待測閥門腔體。試驗結束后，閥腔中的低溫氦氣經過原來的壓力管路回收進入氣瓶，完成氦氣的使用和回收過程。閥門低溫試驗要求對待測閥在冷媒中冷卻一定的時間，足以將大部分雜質氣體冷凝或固化，使氦氣的純度得到提高。因此，低溫試驗后氦氣純度并不會明顯降低，滿足回收和再次利用的條件。

1、概述

低溫閥門的使用溫度低于-29℃，廣泛應用于空分、LNG與乙烯石化等領域。低溫閥門的檢驗和試驗需要在低溫環境下進行。根據試驗溫度的要求，冷卻閥門的低溫冷媒可以是干冰、液氮或者與酒精混合以達到合適的溫度。當試驗溫度高于-110℃時，可以用氮氣作試驗介質，不僅純凈無污染，而且經濟性較高。當試驗溫度低于-110℃時，可選擇氦氣作試驗介質。

由于氦氣的價格昂貴，導致試驗成本較高。以每瓶高純氦氣1 000元價格計算，氦氣的價格高達200元/m3(標準狀況下)。以LNG氣化站常用的12 in. - Class 900球閥為例，每次低溫試驗至少需要消耗氦氣60 m3。通過合理的設計，將試驗結束后閥腔中的氦氣進行回收，可節約大量費用降低試驗成本，增強產品的市場競爭力。

2、低溫試驗  

低溫閥門深冷試驗作為低溫閥門性能試驗的重要組成部分，是檢測其性能不可缺少的環節。關于低溫閥門深冷試驗的標準主要有GB/T 24925、BS6364,MESC SPE 77/200,MSS SP-134等，其中BS6364被廣泛接受，M ESC SPE 77/200作為殼牌公司的企業標準可操作性更強。

低溫閥門性能試驗包括低溫動作試驗、密封性能試驗、微泄漏試驗和中腔泄壓試驗等。

(1)低溫動作試驗開關閥門多次并記錄力矩。

(2)密封性能試驗測試閥瓣的密封性能。

(3)微泄漏試驗測試填料和法蘭連接處的密封性能。

(4)中腔泄壓試驗測試球閥中腔壓力升高時向上游泄壓的能力。

閥門試驗中，其低溫動作試驗和微泄漏試驗所需氦氣體積至少相當于試驗溫度和壓力下閥門開啟時閥腔容積與加長閥桿空腔的容積之和。

3、氦氣回收

對閥門進行低溫性能試驗時，氣瓶中的氦氣經過高壓管路進入待測閥門腔體。試驗結束后，閥腔中的低溫氦氣經過原來的壓力管路回收進入氣瓶，完成氦氣的使用和回收過程。

3.1 低溫試驗對氦氣純度的要求

標準MESC SPE 77/200對低溫試驗時采用的試驗介質要求如表1所示，低溫試驗中使用的氦氣純度應不低于97%，采用工業氦(純度)99%)完全可以滿足要求。

3.2 低溫試驗對氦氣純度的影響

低溫試驗過程中，氦氣純度將產生一定的變化。

(1)室溫下高壓管路中的O2、N2、CO2、Ar和水蒸汽等與氦氣混合，降低其純度。

(2)增壓泵及其控制閥中的潤滑油蒸汽與氦氣混合，降低其純度。

(3)無法被過濾器過濾的微小固體顆粒進入氦氣中，降低其純度。

同時，進入待測閥閥腔的氦氣，由于低溫的作用，O2、N2、CO2、Ar、水蒸汽和潤滑油蒸汽等雜質將被冷凝或固化，與氦氣分離，從而起到純化氦氣的作用。對于微小固體雜質，必要時可采用活性炭吸附的方式去除，提高氦氣純度。

閥門低溫試驗要求對待測閥在冷媒中冷卻一定的時間，足以將大部分雜質氣體冷凝或固化，使氦氣的純度得到提高。因此，低溫試驗后氦氣純度并不會明顯降低，滿足回收和再次利用的條件。

3.3 氦氣回收加熱系統

低溫試驗結束后，低溫氦氣經過回收加熱系統(圖2)，由壓差或者增壓泵的作用進入氦氣瓶，完成氦氣的回收過程。未經加熱回溫的低溫氦氣進入高壓管路系統，將對橡膠管路、增壓泵以及高壓氣瓶等設備造成損壞，存在嚴重的安全風險。因此，低溫氦氣在回收之前必須加熱至高壓管路和設備可承受的溫度范圍。可采用空氣自然對流換熱與電加熱結合的方式，通過智能控制系統實現對加熱溫度的自動化控制。

3.4 氦氣回收率

氦氣的回收率與多種因素有關。

(1)待測閥或高壓管路密封不良，氦氣向大氣泄漏。

(2)增壓泵增壓比偏大，最小吸氣壓力偏高，過多殘余氦氣被泄放。

采用氦質譜檢漏儀對待測閥進行微泄漏檢測，排除閥門法蘭、填料和管路接頭處的漏點，選用合適增壓比和吸氣壓力的增壓泵，將有效提高氦氣回收率，降低試驗成本。

4、結語

低溫閥門深冷試驗中使用的氦氣價格昂貴，對氦氣進行回收再利用，將節約大量費用。回收之前，必須將低溫氦氣加熱，可防控潛在的安全風險。試驗前應排除壓力管路系統中的漏點，選用合適的增壓泵將提高氦氣回收率。我國工業和實驗室用氦氣普遍依賴進口，因此對氦氣進行回收再利用具有極大的經濟價值。