低温鹤管是液化天然气（LNG）、液氮、液氧等低温介质装卸作业中的关键设备，其设计工艺需满足极端低温环境下的安全性、密封性和操作可靠性要求。以下从结构设计、材料选择、制造工艺、密封与绝热设计、安全设计五个方面详细阐述其设计工艺：
一、结构设计
旋转接头设计采用双滚道旋转接头，内圈不锈钢密封面经镜面抛光（表面粗糙度Ra≤0.8μm），外圈经T235调质处理，确保低温下转动灵活且密封可靠。
密封结构采用增强聚四氟乙烯（PTFE）密封圈，搭配弹性卡扣固定，支持-196℃至+80℃宽温域运行，耐低温性能优异。
臂体结构鹤管分为内臂、外臂和垂管三部分，臂体通过弹簧缸平衡系统实现随遇平衡，操作力矩≤50N·m，适应槽车正常移动范围内的随动需求。
垂管端部配置紧急脱离装置（ESD），在超压或火灾等紧急情况下自动断开，避免介质泄漏。
立柱与支撑立柱采用真空多层绝热结构，外层为316L不锈钢，中间填充玻璃纤维棉，冷损≤0.3W/m，有效减少低温介质蒸发。
支撑系统集成液压升降机构，可调节鹤管高度以适配不同槽车罐口。
二、材料选择
低温钢材介质流通管道采用304L不锈钢（GB/T14976），低温冲击韧性≥80J（-196℃），满足LNG等介质的低温韧性要求。
旋转接头锻件、法兰等关键部件采用304L奥氏体不锈钢，经深冷处理（-196℃×24h）消除残余应力。
密封材料旋转接头动密封采用进口配方PTFE密封圈，静密封采用国产PTFE，耐低温性能优异（-200℃不脆裂），摩擦系数≤0.1。
绝热材料真空多层绝热层采用玻璃纤维棉（密度96kg/m³），搭配高真空度（≤1×10⁻³Pa），实现低导热系数。
三、制造工艺
精密加工内外圈复式滚道由精密数控车床一次加工成型，尺寸精度≤IT6级，确保旋转接头同轴度≤0.05mm。
密封面采用镜面抛光工艺，表面粗糙度Ra≤0.4μm，减少介质流动阻力。
焊接工艺所有工艺管线采用TIG钨极氩弧焊，焊缝经100%射线探伤（RT），达到Ⅱ级以上标准，确保低温韧性。
焊接接头经-196℃低温冲击试验，冲击功≥50J。
装配与测试旋转接头装配后进行10万次疲劳测试（-196℃至+80℃循环），密封性能无衰减。
出厂前需通过液氮浸泡测试（-196℃×48h）、气密性测试（泄漏率≤1×10⁻⁹Pa·m³/s）和振动试验（加速度5g，频率5-200Hz）。
四、密封与绝热设计
密封设计采用双密封结构：主密封为PTFE密封圈，辅助密封为氮气吹扫系统，吹扫压力≥0.2MPa，防止低温介质泄漏。
密封圈更换周期≥5年，更换时间≤2小时，维护便捷。
绝热设计真空多层绝热层通过分子筛吸附维持高真空度，绝热性能衰减率≤5%/年。
外层不锈钢表面经抛光处理（表面粗糙度Ra≤0.8μm），减少辐射传热。
五、安全设计
静电消除鹤管配置导静电装置，电阻≤10⁶Ω，确保介质流动过程中静电及时导除。
防碰撞设计外臂配置防撞缓冲装置，碰撞力≥500N时自动脱开，避免设备损坏。
紧急切断紧急切断阀响应时间≤1秒，切断压力≤1.0MPa，支持远程/手动双模式操作。
六、应用与优势
应用场景：LNG接收站、液化乙烯储运、液氮制冷系统等。
技术优势：低温性能优异（-196℃稳定运行）；
密封寿命长（≥5年）；
操作轻便（操作力矩≤50N·m）；
安全可靠（ESD、防静电、防碰撞）。
通过上述设计工艺，低温鹤管可满足极端低温环境下的高效、安全装卸需求，是液化天然气等低温介质储运的关键装备。
