一般低温范围是指-196～-29℃、-269～-196℃为超低温范围。石化企业规定低于-20℃就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降，脆性上升。这种现象称为材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能，不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能，而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩，各个零件收缩率不同，这是使某些密封部位发生泄漏的原因。因此，要研究各部位的材料、结构，防止低温时产生间隙。
在引进设备进入我国以前的20世纪七八十年代，制作低温调节阀的材料也就是铜合金、奥氏体不锈钢。那时也没有低温阀的用钢标准。1976年，我国阀门行业第一次召开了低温阀门交流会，了解了30万t/a、11.5万t/a乙烯工程低温阀门要求、材料等情况。国家“七五”重大装备攻关项目中，就列有低温阀门。直到1994年，制定了机械工业行业标准JB/T 7248—1994《阀门用低温钢铸件技术条件》。后于2008年进行了修订，现行标准为JB/T 7248—2008。1995年制定了JB/T 7749—1995《低温阀门技术条件》。到目前为止，真正能按要求作出低温阀门的厂家也不多。
几种常用气体的液化温度见表4-21。
表4-21 几种常用气体的液化温度（1atm下的沸点）
1.低温调节阀主体材料用钢（铸钢和锻材）
（1）国外低温铸钢的材料标准
1）国外低温铸钢的材料标准是ASTM A352/A352M—2012《低温承压件用铁素体和马氏体钢铸件标准规范》。其规定材料的化学成分、力学性能及冲击性能要求见表4-22。
表4-22 ASTMA352/A352M—2012规定材料的化学成分、力学性能及冲击性能要求
（续）
注：化学成分中，除给定范围外，均为最大值。
①碳的质量分数在最大规定值下减少0.01%，允许最高锰的质量分数增加0.04%，直至最大质量分数达1.10%（LCA）、1.28%（LCB）、1.40%（LCC）。
②这些残留元素总质量分数最大值为1.00%。
③用0.2%残余变形法或载荷下0.5%伸长法测定，标距和收缩断面直径之比应为4∶1。
④当按A703/A703M规范规定时，用1C1试验棒做拉伸试验。
2）铸件表面进行目测检验，不得有粘砂、氧化皮、裂纹和热溶瘤。其他表面缺陷应满足订货单中规定的外观验收标准。可以采用MSS SP-55目测检验方法或其他目测检验标准，来确定表面缺陷和表面粗糙度是否合格。应去除不合格的外观表面缺陷，并且通过因此而产生的凹坑做目测检验来加以验证。当用高温方法去除缺陷时，应预热铸件到表4-23所规定的最低温度。
表4-23 最低预热温度
如果要求附加检查，可以指定补充要求S4、S5和S10，即磁粉检测、射线检测及焊接准备检验。
铸件不允许用锤击、填塞或浸渍来防止泄漏。
3）碳当量。当订单中要规定碳当量时，其最大值如下：LCA的CE=0.50%；LCB的CE=0.50%；LCC的CE=0.55%。
碳当量CE的计算式为
4）补焊。
①应按规程ASTM A488/A488M—2012规定的焊接程序和焊工进行补焊。
②钢号LC9的补焊，应采用AWS分类的ENiCrFe-2非锰填充材料。当铸件规定进行磁粉检测（补充要求S4）时，要对焊缝进行液体渗透检测。
③补焊应按用于检查铸件的同一标准进行检查。当铸件生产规定有补充要求S4时，焊补处应按用来检查铸件的同一标准进行磁粉检测。当铸件生产规定有补充要求S5时，则对液压试验有泄漏的铸件的补焊，或准备焊补处任何坑穴的深度超过20%壁厚，或25mm（1in）（取两者中较小值）的铸件的补焊，或任何准备补焊的坑穴大致超过65cm2（10in2）的铸件的补焊，都应采用检查铸件的同一标准进行射线检测。
④焊后热处理，应在焊接审定程序所确定的、通常与截面厚度相适应的温度下进行。当LC9牌号铸钢要消除应力时，应在静止的空气中冷却。
5）产品标志要求如下：
①所有标志都应使用小的力打印在一凸台上。
②除按规范ASTM A703/A703M—2015要求打印的标志外，对液淬加回火的铸件，应打印“QT”字样。
各种材料的最低使用温度，就是表4-22中的试验温度。
在-196～-101℃的温度范围内，常使用奥氏体钢，如CF8、CF8M。目前还没有找到CF8、CF8M在-196℃下的冲击试验指标，但我国GB/T 24925—2010《低温阀门 技术条件》中做出了规定。内容为奥氏体不锈钢铸件的化学元素的质量分数和力学性能，应按GB/T 12230—2005的规定。
（2）国外低温调节阀锻件的材料标准ASTM A350/A350M—2015《要求冲击韧性试验的管件用碳钢及低合金钢锻件标准规范》
1）该标准规定材料的化学成分见表4-24，其成品分析偏差见表4-25。
表4-24 ASTM A350/A350M—2015规定材料的化学成分
注：表中的数值除范围外，均为最大值。
①当按补充要求S11要求进行真空碳脱氧时，硅的质量分数最高应为0.12%。
②熔炼分析的铜、镍、铬、钼的质量分数之和不得超过1.00%。
③熔炼分析的铬、钼质量分数之和不得超过0.32%。
④经同意，钒或钴，或者钒加钴的熔炼分析极限，可分别增加到质量分数0.10%及0.05%。
表4-25 ASTM A350/A350M—2015规定材料成品分析极限偏差
（续）
注：锻件的有效横截面应由其主体直径决定。(www.xing528.com)
2）ASTM A350/A350M—2015规定材料的室温下的力学性能见表4-26。
表4-26 ASTM A350/A350M—2015规定材料的室温下的力学性能①
①硬件试验每一批或每一次连续生产产品，应从中至少取两件锻件进行硬度试验，要确保锻件硬度在热处理之后不大于197HBW。
②可以由0.2%残余变形法确定，也可由载荷下的0.5%伸长法确定，仅适用于圆形试件。
3）冲击试验。ASTM A350/A350M—2015规定材料的冲击性能要求见表4-27。试样的标准冲击试验温度见表4-28。
表4-27 标准尺寸（10mm×10mm）试样的夏比V形切口能量要求
表4-28 标准尺寸（10mm×10mm）试样的标准冲击试验温度
4）各种试样规格的最小当量冲击吸收能量见表4-29。
表4-29 各种试样规格的最小当量冲击吸收能量① [单位：J（lbf·ft）]
①对中间值允许直线内插法。
5）小尺寸夏比冲击切口宽度小于锻件厚度的80%时，夏比冲击试验温度相对于表4-28试验温度的减小值见表4-30。
表4-30 小尺寸夏比冲击切口宽度小于锻件厚度的80%时， 夏比冲击试验温度相对于表4-28试验温度的减小值
①对中间值允许直线内插法。
6）当采用高于标准温度的试验温度时，实际试验温度不得高于表4-31所规定的温度。
表4-31 最高补充试验温度
7）碳当量如下：
①根据熔炼分析的最大碳当量应见表4-32。
表4-32 最大碳当量值
②可按公式确定碳当量CE。
③比表4-31中的值低的最大碳当量，可由供应商与用户协商确定。
2.在-101～-196℃温度范围内所使用的棒材或锻材
一般采用ASTM A276—2016中的304、316（棒材），或ASTM A182/A182M—2015中的F304、F316。
3.国内标准的阀用低温钢
国内低温阀门铸钢件标准为JB/T7248—2008《阀门用低温铸钢件技术条件》。该标准中只列了四种钢号：LCB、LC1、LC2及LC3。其要求完全和ASTM A352/A352M—2006相同。
目前我国还没有低温阀门用的碳钢及低合金钢锻件和棒材标准规范。
4.低温调节阀用钢的说明
（1）化学成分与使用性能 LCA、LCB、LCC和WCA、WCB、WCC的化学成分相同，但使用温度范围不同。WCB的使用温度为-29～425℃，WCC的使用温度为-29～+425℃，而LCB的使用温度为-46～345℃，LCC的使用温度为-46～370℃。
要注意的是化学成分相同，但并不是一种钢。LCB钢是要求低温冲击值的钢，它和WCB钢的化学成分相同，但要达到规定的低温性能，必须在化学成分上控制，或通过热处理来达到。如果用WCB钢替代LCB钢，则会造成事故。如果在-46℃做低温冲击试验，WCB钢只能达到4J，而LCB钢则能达到14J（单个试样最小）。
（2）3.5Ni钢（LC3、LF3）的焊接 3.5Ni钢在最初研制时，是作为-101℃以上温度使用的。日本从经济性出发，多用于-104℃沸点的液化乙烯装置上。为此，焊接材料的选择和施焊方法显得更为重要。
（3）根据ASMEB31.5的规定 下列材料可不做冲击试验：
1）铝、304或CF8，304L或CF3，316或CF8M和321奥氏体钢、铜、纯铜、铜镍合金和镍铜合金。
2）用于温度高于-45℃的ASTM A193B7级的螺栓材料。
3）用于温度高于-101℃的ASTM A320L7、L10级螺栓材料。
（4）低温冲击试验 用铁素体钢，如LCA、LCB、LCC、LC1、LC2、LC3制造的低温调节阀主要零件，特别是铸件在低温下有明显的低温脆性。在低温下必须达到一定的韧性指标才能使用。因此，这些材料要进行最低使用温度下的冲击试验。其方法是把试块放在冷却介质中浸泡15min，然后在5s内迅速试验完毕。冲击试样为夏比V型缺口冲击试样（10mm×10mm）。上述各种材料的冲击能量指标，即为夏比V型缺口冲击试样的指标。
（5）深冷处理
1）深冷处理的定义。将零件浸入低温液氮箱中保温一定时间，以减少其由于温差和金相组织改变而产生的变形，从而提高阀门在低温时的密封性能的一种处理方法。
2）深冷处理的应用。奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时，部分奥氏体变成马氏体而引起体积变化，导致零件变形，这是阀门密封面泄漏的一个重要原因。此外，由于温度降低时零件产生冷缩，以及温差应力引起阀门零件不规则的变形，也是引起低温泄漏的一个原因。为此，零件在精加工前（如密封面研磨前），对主要零件如阀体、阀盖、阀瓣（球体、蝶板）、阀杆、紧固件等进行低于工作温度下的深冷处理。
一般规定，在-101℃以下使用的调节阀主要零件，在精加工前要进行深冷处理。如果用户要求高时，高于-101℃工作的低温调节阀零件也要进行深冷处理。
3）深冷处理的方法。将要处理的零件浸放在液氮箱内进行冷却，当零件温度达到-196℃时，开始保温1～2h，然后取出箱外自然处理到常温，重复循环两次。
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