[00853167]基于镍钛基形状记忆合金元件的超低温阀门关键技术及产业化

该项目属于机械工程领域。随着液化天然气(LNG)的广泛应用，使得LNG用超低温阀门的需求量迅速增加。然而，超低温阀门的关键技术一直为西方发达国家所垄断，中国对于高端超低温阀门长期依赖进口。因而，突破超低温阀门关键技术，实现超低温阀门的国产化，具有广阔的应用前景，将产生巨大的经济效益和社会效益，对中国石油化工行业的长远发展具有战略意义。然而，超低温阀门的国产化存在一些技术难题。(1)液化天然气用超低温阀门需要在-196℃以下工作，低温密封技术是制约超低温阀门研制的关键技术瓶颈。(2)超低温阀门的主体结构设计较为成熟，受到西方发达国家知识产权的保护，很难在阀门结构设计实现重大突破，很难获得授权发明专利。 该项目历经三年的刻苦攻关，从新材料、新工艺和新技术为切入点，创造性地首次将镍钛基形状记忆合金应用于超低温阀门，突破了超低温阀门低温密封关键技术，研制了具有完全自主知识产权的系列超低温阀门，主要发明点如下： (1)发明了一种多重密封高可靠超低温球阀。该球阀在阀杆与阀盖之间、阀盖与阀体之间、阀座与阀体之间均采用复合密封圈结构，实现了多重密封，保证了密封的高可靠性；复合密封圈由聚三氟氯乙烯夹套、镍钛基记忆合金蓄能弹簧和镍钛基记忆合金橡胶圈复合而成，进一步提高了密封的可靠性。 (2)发明了一种双偏心高可靠超低温蝶阀。该蝶阀的预紧环采用镍钛基形状记忆合金制成，在深冷马氏体状态下进行扩径变形，使其内径略小于弹簧圈的外径，装配时可使弹簧圈产生一定的预变形，增大弹簧圈的弹力，提高密封圈的密封压力，保证密封的可靠性。当密封圈因火灾被烧损时，预紧环在高温作用下发生形状恢复，内径恢复到扩径前的尺寸，将进一步压缩弹簧圈，补偿因密封圈的烧损产生的间隙，达到防止泄漏的目的，具有防火功能。 (3)发明了一种双瓣式高可靠超低温止回阀。该止回阀的复合密封圈由聚三氟氯乙烯密封圈夹套、镍钛基记忆合金蓄能弹簧和镍钛基记忆合金橡胶圈复合而成，保证了密封的高可靠性。扭簧采用镍钛基形状记忆合金制成，在超低温环境下，镍钛基记忆合金处于马氏体状态，具有低强度和低弹性模量，在液态介质的作用下，有利于阀瓣快速打开。而当温度升高时，镍钛基记忆合金相变为奥氏体状态，具有高强度和超弹性能，保证对阀瓣作用力的恒定，有利于阀门的密封性能。 该项目发明的系列超低温阀门在-196℃以下具有优良的性能，由于创造性地应用了镍钛基形状记忆合金元件，因而在总体性能指标上处于国内领先水平，而在密封性能等个别指标上处于国际先进水平。 该项目获得授权发明专利10项，实用新型专利4项，发表SCI论文8篇。该项目技术已在多家企业成功推广应用，累计新增产值1.05亿元，缴税578万元，净利润1472万元，有助于改变中国高端超低温阀门长期依赖进口的局面，极大提升了中国超低温阀门设计与制造的整体水平和竞争力，经济效益和社会效益显著。