拉断阀是在一定外力作用下可被拉断成两节，断开后的两节均具有自密封功能的装置。通常用在LNG相关船舶的燃料加注和货物传输过程中，连接软管之间都设有低温拉断阀。当拉断阀受到90度范围内的拉力且大于设定值时，拉断阀自动断开，并且断开处两端自动密封，防止管路被拉断而引起LNG泄漏，能够有效避免发生意外而造成人员和设备的更大危害。 

    目前，国外已掌握LNG低温拉断阀关键技术的主要制造厂有德国Roman Seliger、美国Dixon（收购Mann tek）、英国KLAW及美国OPW等，其中，最大通径为DN300。国内也有几家企业在研发生产LNG低温拉断阀，均采用致断螺栓形式，最大通经为DN50。中国船级社（CCS）《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》、GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》等规范明确提出软管上应设置拉断阀，但国内外标准中暂缺少拉断阀的具体技术要求。CCS正在开展LNG拉断阀技术要求的制定工作，相关制造厂正计划申请CCS产品认可。 
    拉断阀在设计时应考虑的结构与功能有：拉断阀主体结构由两个单向阀组成；能够使设备自动、快速脱离；脱离后，两部分能有效密封；拉断力稳定、易维修、可重复使用。按工作原理，常见拉断阀可分为以下三种形式： 
致断螺栓式 
    典型致断螺栓式拉断阀的结构见图1，拉断阀两端设有单向阀，两端通过致断螺栓连接。连接状态下，两个单向阀相互顶开，介质由阀瓣四周通过。当拉断阀受到的外界垂直拉力或90度范围内的弯曲拉力大于致断螺栓的设定拉力值时，连接两个单向阀的致断螺栓瞬间断开，单向阀在弹簧作用力下瞬间关闭，以保证拉断阀的零泄漏。其拉断力来自于机械部分本身，无需电、气、液等外加动力。

（a）连接状态

（b）拉断状态

图1 致断螺栓式LNG拉断阀

    另一种致断螺栓式拉断阀，其工作原理见图2，两个阀板靠各自边缘弹簧片相互钩住搭接，此时阀门全通，提供最小流阻。当受到外界拉力并继续加载时，阀板搭接错开，弹簧片驱动阀板旋转，阀门开始关闭。当两个阀板转动90度后，和阀座密封面结合，阀门完全关闭。单向阀100%关闭后，螺栓被拉断，接头的两半可以安全断开。 

图2 阀板式拉断工作原理

     拉绳断开式 
    为避免拉断阀的拉断力过大而造成软管或硬管及其他设备损坏，可通过拉绳断开方法来控制拉断阀动作，并可实现远程控制和就地操作。拉绳断开式拉断阀的结构和安装示意见图3，拉断阀两端设有单向阀，接头的两部分都通过扇形阀瓣和滑环联接在一起。拉绳通过轻击杠杆引发分离装置使其断开。在拉拽过程中，张紧力始终是沿拉绳传递的，而软管自始至终不受任何张紧力作用。松开杠杆，两端单向阀主动关闭，从而实现脱离。但该形式拉断阀也存在缺点，由于外部结冰可能导致拉断力设定值发生变化，从而影响使用安全。 

图3 拉绳式拉断阀的结构与安装示意

    液压驱动式 
    当传输软管的口径较大时，适宜采用液压驱动式拉断阀。如图4所示，海上LNG 运输船进行STS传输操作时，采用液压驱动实现拉断阀远程控制，也可与拉绳断开方法配合使用。拉断阀的内部结构与上述两种类似，两端连接采用卡箍形式，类似于LNG装卸臂的紧急脱离装置，在紧急情况下，通过液压驱动装置脱开卡箍，脱开之前，两端单向阀迅速关闭。与其它形式拉断阀不同之处在于拉断机构，液压驱动式拉断阀既要保证紧急脱离时使设备能够自动、快速脱离，又要保证脱离前有缓冲期，避免常规操作时出现脱离，而影响正常装卸作业。使用液压驱动方式无需等待拉力的发生，且拉断后容易复位，操作简单。

图4 液压驱动式拉断阀

    液压驱动式通过限位开关控制拉断动作，自动化程度较高，设备成本也高。各种形式的拉断阀在技术上都能实现全自动拉断控制操作。那么拉断阀具有哪些技术特点呢？ 
    在致断部件方面，致断螺栓是拉断阀能否动作的关键部件，拉断力的设定值也非常重要。三个致断螺栓均匀分布，当外力作用其上时，它们能区分不同作用力如轴向力和非轴向力。轴向力作用其上时，三个致断螺栓均匀受力；非轴向力作用其上时，受力更多地集中在一个螺栓上，其致断应力点设计在软管的安全范围内，以保护装卸设施。某品牌DN50拉断阀的理论设定值为13～20kN，以人力进行拉断测试，1人根本无法拉断，2人分别拽住一端用力也较难拉开，因此，可以认为拉断阀在一定程度上能起到防止人为误操作。

图5 某品牌拉断阀压降损失曲线

    在截面密封方面，两端单向阀快速关闭时，其截面密封技术也是拉断阀的难点之一，密封的好坏和弹簧的反应时间直接关系到拉断后泄漏量的大小。 
    在压力损失方面，由于拉断阀两端都设有单向阀，导致安装后给整个管路带来一定的压力损失。某品牌拉断阀压降损失情况见图5，以通径DN50、流量25m³/h为例，其压降损失为0.9bar。因此，在保证安全和流量的前提下，如何减小拉断阀的压降也是需要考虑的问题。 
    在可靠性能方面，安全可靠是拉断阀的基本要求，驱动机构、弹簧等各部件在低温状态下能够快速响应。防止由于部件动作缓慢或卡死，而导致部分拉断产生大量泄露。 
    在复位操作方面，拉断阀的设计应具有很好的还原性和互换性，能够容易将拉断阀从管路上取下进行维修、检测，且拉断后可复位重复使用，不需要任何特殊工具。 LNG相关船舶在选择拉断阀时，应充分考虑管路通径、连接位置等使用条件。LNG动力船加注管径相对较小，通常选用致断螺栓式拉断阀。世界上首艘LNG加注船“Seagas”号加注软管设置了拉断阀和干式快速接头，如图6所示，加注软管通径为DN150，拉断阀设置在两段软管之间，由加注船上的吊臂吊起，防止与船体直接接触摩擦，以及承受拉力而导致疲劳损坏。

图6“Seagas”加注船的拉断阀

    广州中船黄埔造船有限公司为中海油服建造的6500HP双燃料回转港作拖轮“海油521”（CCS入级）在LNG燃料加注时，槽车软管选用了德国Roman Seliger提供致断螺栓式拉断阀，管路通径为DN50，与软管连接在一起，平常放置在岸上。 
    LNG运输船在装卸货或过驳作业时，传输管径相对较大，由于拉断力较大不适合采用致断螺栓式，通常选用液压驱动式拉断阀。国外LNG运输船海上STS过驳软管所选用的液压式拉断阀见图7，拉断阀的一端与固定管路连接，另外一端与软管连接。激活拉断阀的信号由两船的相对位移决定，也可实现手动控制。

图7 海上STS过驳选用的拉断阀

    尽管LNG拉断阀在陆上工业已经被广泛采用，但在水上，其应用依然处于初期阶段。目前，由于操作人员对拉断阀的结构和工作原理了解不够，未能正确地装配及规范地操作，这都将导致拉断阀异常工作，不仅起不到保护作用反而留下安全隐患。为了合理地装配和使用拉断阀，中国船级社提出以下建议： 
    1、拉断阀应安装在两端软管或一端硬管一端软管之间，并采取适当的支撑。应考虑拉断后连接软管能够顺利收回或吊起，防止与船舶碰撞导致二次泄漏。 
    2、拉断力在一定范围内可调节，设定值越大意味着设备和人员越危险，建议设定在区间范围的中下值。 
    3、在安装使用LNG拉断阀时，严禁大力拉拽或甩抛软管、旋转软管、拉断阀悬空或绷紧等现象。 
    4、除了拉断阀轴向拉力外，还应注意承受扭力，注意致断螺栓承受多次外力作用而产生疲劳积累。 
    5、注意拉断阀上标有的介质流向，使用完毕后应收回安全位置。管路压力的骤增骤减频繁也会加大拉断阀的疲劳，减少使用寿命。 
    6、拉断阀应定期检查密封圈密封情况，并应定期维护保养。