低溫鶴管是液化天然氣（LNG）、液氮、液氧等低溫介質裝卸作業中的關鍵設備，其設計工藝需滿足極端低溫環境下的安全性、密封性和操作可靠性要求。以下從結構設計、材料選擇、制造工藝、密封與絕熱設計、安全設計五個方面詳細闡述其設計工藝：
一、結構設計
旋轉接頭設計采用雙滾道旋轉接頭，內圈不銹鋼密封面經鏡面拋光（表面粗糙度Ra≤0.8μm），外圈經T235調質處理，確保低溫下轉動靈活且密封可靠。
密封結構采用增強聚四氟乙烯（PTFE）密封圈，搭配彈性卡扣固定，支持-196℃至+80℃寬溫域運行，耐低溫性能優異。
臂體結構鶴管分為內臂、外臂和垂管三部分，臂體通過彈簧缸平衡系統實現隨遇平衡，操作力矩≤50N·m，適應槽車正常移動范圍內的隨動需求。
垂管端部配置緊急脫離裝置（ESD），在超壓或火災等緊急情況下自動斷開，避免介質泄漏。
立柱與支撐立柱采用真空多層絕熱結構，外層為316L不銹鋼，中間填充玻璃纖維棉，冷損≤0.3W/m，有效減少低溫介質蒸發。
支撐系統集成液壓升降機構，可調節鶴管高度以適配不同槽車罐口。
二、材料選擇
低溫鋼材介質流通管道采用304L不銹鋼（GB/T14976），低溫沖擊韌性≥80J（-196℃），滿足LNG等介質的低溫韌性要求。
旋轉接頭鍛件、法蘭等關鍵部件采用304L奧氏體不銹鋼，經深冷處理（-196℃×24h）消除殘余應力。
密封材料旋轉接頭動密封采用進口配方PTFE密封圈，靜密封采用國產PTFE，耐低溫性能優異（-200℃不脆裂），摩擦系數≤0.1。
絕熱材料真空多層絕熱層采用玻璃纖維棉（密度96kg/m³），搭配高真空度（≤1×10⁻³Pa），實現低導熱系數。
三、制造工藝
精密加工內外圈復式滾道由精密數控車床一次加工成型，尺寸精度≤IT6級，確保旋轉接頭同軸度≤0.05mm。
密封面采用鏡面拋光工藝，表面粗糙度Ra≤0.4μm，減少介質流動阻力。
焊接工藝所有工藝管線采用TIG鎢極氬弧焊，焊縫經100%射線探傷（RT），達到Ⅱ級以上標準，確保低溫韌性。
焊接接頭經-196℃低溫沖擊試驗，沖擊功≥50J。
裝配與測試旋轉接頭裝配后進行10萬次疲勞測試（-196℃至+80℃循環），密封性能無衰減。
出廠前需通過液氮浸泡測試（-196℃×48h）、氣密性測試（泄漏率≤1×10⁻⁹Pa·m³/s）和振動試驗（加速度5g，頻率5-200Hz）。
四、密封與絕熱設計
密封設計采用雙密封結構：主密封為PTFE密封圈，輔助密封為氮氣吹掃系統，吹掃壓力≥0.2MPa，防止低溫介質泄漏。
密封圈更換周期≥5年，更換時間≤2小時，維護便捷。
絕熱設計真空多層絕熱層通過分子篩吸附維持高真空度，絕熱性能衰減率≤5%/年。
外層不銹鋼表面經拋光處理（表面粗糙度Ra≤0.8μm），減少輻射傳熱。
五、安全設計
靜電消除鶴管配置導靜電裝置，電阻≤10⁶Ω，確保介質流動過程中靜電及時導除。
防碰撞設計外臂配置防撞緩沖裝置，碰撞力≥500N時自動脫開，避免設備損壞。
緊急切斷緊急切斷閥響應時間≤1秒，切斷壓力≤1.0MPa，支持遠程/手動雙模式操作。
六、應用與優勢
應用場景：LNG接收站、液化乙烯儲運、液氮制冷系統等。
技術優勢：低溫性能優異（-196℃穩定運行）；
密封壽命長（≥5年）；
操作輕便（操作力矩≤50N·m）；
安全可靠（ESD、防靜電、防碰撞）。
通過上述設計工藝，低溫鶴管可滿足極端低溫環境下的高效、安全裝卸需求，是液化天然氣等低溫介質儲運的關鍵裝備。
