在腐蝕性介質工況下的閥門,防腐蝕是最關鍵,如果不能正確地選擇閥門的金屬材料,易造成事故甚至引發災難。認為不銹鋼是“萬能材料”,不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼,這是不正確的,也是很危險的。下面針對一些常用化工介質介紹閥門選材的要點,在選材時切不可隨意和盲目,應多查閱相關資料或借鑒成熟經驗。
1. 硫(liu)酸介質(zhi)
硫酸是強腐蝕介質之一,是用途非常廣泛的重要工業原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大,對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸,碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性,但它不適合高速流動的硫酸,不適用作閥門的材料;普通不銹鋼如304不銹(xiu)鋼(0Cr18Ni9)、316Ti不銹鋼(gang)(0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質也用途有限。因此輸送硫酸的閥門通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(20號合金)制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能,采用襯氟閥門(F46)是一種更為經濟的選擇。如果壓力過大,溫度升高,塑料閥就不適用,只能選擇比它貴得多的陶瓷球閥了。
2. 鹽酸(suan)介質
絕大多(duo)(duo)數金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)都不耐鹽(yan)酸(suan)(suan)腐蝕(包括各種不銹(xiu)鋼材(cai)料(liao)),含(han)鉬高(gao)硅鐵也僅(jin)可用于50℃、30%以下鹽(yan)酸(suan)(suan)。和金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)相反,絕大多(duo)(duo)數非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)對鹽(yan)酸(suan)(suan)都有良好的耐腐蝕性(xing),所以內襯(chen)橡膠泵和塑(su)(su)料(liao)泵(如(ru)聚丙烯、氟(fu)塑(su)(su)料(liao)等)是輸送(song)鹽(yan)酸(suan)(suan)的最好選擇。但這樣的介質如(ru)果溫度超過了150℃,或者(zhe)壓力(li)大于1.6MPa時,塑(su)(su)料(liao)材(cai)質(包括聚丙烯、氟(fu)塑(su)(su)料(liao)甚至是聚四氟(fu)乙烯)將不適用了,可以使用陶瓷球(qiu)閥(fa)。這種閥(fa)門的優點(dian)是自潤滑性(xing),扭(niu)矩力(li)小(xiao),不老化,壽命比(bi)一般的閥(fa)門要長得(de)多(duo)(duo);它的缺點(dian)就是,價格(ge)比(bi)塑(su)(su)料(liao)閥(fa)門高(gao)得(de)多(duo)(duo)。
3. 硝酸(suan)介質
一般金(jin)屬(shu)大(da)多在(zai)硝酸(suan)(suan)中被迅速腐蝕(shi)破壞,不(bu)銹(xiu)鋼是(shi)應用(yong)最廣(guang)的(de)耐硝酸(suan)(suan)材(cai)料(liao),對常溫下一切濃度(du)的(de)硝酸(suan)(suan)都(dou)有(you)良好的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),值得一提的(de)是(shi)含鉬的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(如316、316L)對硝酸(suan)(suan)的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)不(bu)僅不(bu)優于(yu)普通(tong)不(bu)銹(xiu)鋼(如304、321),有(you)時甚至不(bu)如普通(tong)不(bu)繡鋼。而對于(yu)高溫硝酸(suan)(suan),通(tong)常采用(yong)鈦及鈦合金(jin)材(cai)料(liao)。
4. 醋酸介質
醋(cu)酸(suan)(suan)是(shi)有(you)機(ji)酸(suan)(suan)中腐(fu)蝕性最強的(de)物質(zhi)(zhi)之一,普通鋼(gang)(gang)(gang)鐵在一切(qie)濃(nong)(nong)度和(he)溫度的(de)醋(cu)酸(suan)(suan)中都會嚴重腐(fu)蝕,不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)優良的(de)耐醋(cu)酸(suan)(suan)材料(liao),含鉬(mu)的(de)316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)還能適用(yong)(yong)于高溫和(he)稀醋(cu)酸(suan)(suan)蒸(zheng)氣。對于高溫高濃(nong)(nong)醋(cu)酸(suan)(suan)或(huo)含有(you)其他腐(fu)蝕介質(zhi)(zhi)等(deng)苛刻要求,可選用(yong)(yong)高合(he)金不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)或(huo)氟塑料(liao)材質(zhi)(zhi)閥門(men)。
5. 堿(jian)(氫(qing)氧化鈉)
鋼(gang)鐵(tie)廣(guang)泛應用(yong)于80℃以(yi)下、30%濃度(du)內的(de)氫氧化鈉溶液(ye)(ye),也有許多(duo)石化工廠(chang)在100℃、75%以(yi)下時仍采用(yong)普通(tong)鋼(gang)鐵(tie),雖然腐蝕增加,但經濟性(xing)(xing)好。普通(tong)不銹鋼(gang)對堿液(ye)(ye)的(de)耐蝕性(xing)(xing)與鑄鐵(tie)相比沒有明顯優點,只要介質中容許少(shao)量鐵(tie)分摻(chan)入,不推薦采用(yong)不銹鋼(gang)。對于高(gao)溫堿液(ye)(ye)多(duo)采用(yong)鈦(tai)及鈦(tai)合金或者高(gao)合金不銹鋼(gang)。
6. 氨(氫氧(yang)化氨)
大(da)多(duo)數金屬和非金屬在液氨(an)及氨(an)水(shui)(氫(qing)氧化氨(an))中(zhong)的腐蝕都很(hen)輕微,只有銅和銅合金不(bu)宜使用。
7. 氯氣(液氯)
大多數金(jin)屬(shu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)抗氯(lv)氣的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)都是(shi)(shi)很有限的(de)(de),尤其是(shi)(shi)氯(lv)氣帶水的(de)(de)情(qing)況(kuang),包括各種(zhong)合金(jin)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門,這種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門是(shi)(shi)個很不錯的(de)(de)選擇,但是(shi)(shi)生產氯(lv)堿的(de)(de)化工廠會發(fa)現:聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)用的(de)(de)時間(jian)稍微一(yi)長,扭矩(ju)力增大,聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)老化的(de)(de)問(wen)題就會凸顯出來了(le),這種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)發(fa)生的(de)(de)泄漏就是(shi)(shi)致命(ming)的(de)(de)了(le)。可以考慮用襯(chen)聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)陶瓷球芯替換原來的(de)(de)普通襯(chen)聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門,利用陶瓷的(de)(de)自(zi)潤滑性和聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性會有完美(mei)的(de)(de)效果。
8. 鹽水(shui)(海水(shui))
普通(tong)鋼鐵在氯化(hua)鈉溶(rong)液和海水(shui)、咸(xian)水(shui)中腐蝕(shi)率(lv)不太高,一(yi)般須采(cai)用涂料保護;各類不銹鋼也有很低的(de)均勻腐蝕(shi)率(lv),但可能(neng)因(yin)氯離子(zi)而引(yin)起局部性腐蝕(shi),通(tong)常(chang)采(cai)用316不銹鋼較好(hao)。
9. 醇類(lei)、酮類(lei)、酯類(lei)、醚類(lei)
常見(jian)的醇(chun)(chun)類(lei)介質(zhi)(zhi)有甲(jia)醇(chun)(chun)、乙(yi)醇(chun)(chun)、乙(yi)二醇(chun)(chun)、丙醇(chun)(chun)等,酮類(lei)介質(zhi)(zhi)有丙酮、丁(ding)酮等,酯類(lei)介質(zhi)(zhi)有各種甲(jia)酯、乙(yi)酯等,醚(mi)(mi)類(lei)介質(zhi)(zhi)有甲(jia)醚(mi)(mi)、乙(yi)醚(mi)(mi)、丁(ding)醚(mi)(mi)等,它們基本沒(mei)有腐蝕性,常用(yong)材料均(jun)可(ke)適(shi)用(yong),具體選(xuan)(xuan)用(yong)時(shi)還應根據介質(zhi)(zhi)的屬性和(he)相關要求(qiu)做出(chu)合理選(xuan)(xuan)擇。另(ling)外值得(de)注意的是(shi)酮、酯、醚(mi)(mi)對多(duo)種橡膠有溶解性,在選(xuan)(xuan)擇密封材料時(shi)避免出(chu)錯。
10. 某酸性介質閥門(men)選用工程應用
a. 閘閥
閥體、閥蓋(ASTM A216-WCB);閘板(ASTM A216-WCB/CR13、OVER-LAY-NC、ASTM A217-CA15(10英寸及以下NC);閥桿(ASTM A182-F6a-NC);手(shou)輪(球(qiu)墨鑄(zhu)鐵(tie));填(tian)料(316+石(shi)墨)。
b. 截止閥
閥(fa)體、閥(fa)蓋(ASTM A216-WCB);閥(fa)瓣(ban)(ASTM A182-F6a);閥(fa)桿(ASTMA182-F6a-NC);手輪(球墨鑄鐵);填(tian)料(liao)(316+石墨)。
c. 止(zhi)回閥
閥體(ti)、閥蓋(ASTM A216-WCB);閥瓣[ASTM A217-CA15-NC(4in及以下)&ASTM A216-WCB/ER410-NC];搖桿(ASTM A216-WCB)。
d. 某海水(shui)管道閥(fa)體(ti)材料(liao)的替換
國外某10"NPS海水管道,閥(fa)(fa)門原設計為ASMECL150,RF法蘭,閥(fa)(fa)體為A216 WCB,Epoxy-Phenol Novolac Coating(環氧酚醛(quan)樹脂(zhi)涂料)Int.Coated,API Trim No.8,手輪操作。
由于閥門制(zhi)造商提出無法生產這(zhe)種內涂敷(fu)環氧酚醛樹(shu)脂涂料閥門,把閥體和閥桿材(cai)料換成了(le)SS A351 VF8M BODY,SS316 TRIM。新換的材(cai)料價(jia)格較貴。另外,由于管(guan)子和法蘭螺(luo)栓螺(luo)母為碳鋼,如果用(yong)這(zhe)種不銹鋼閥體,還需(xu)單獨采購閥體與法蘭螺(luo)栓螺(luo)母隔(ge)離(li)的配套元件,防止異種鋼之間的腐蝕。