腐蝕性化工介質(zhì)的塑料球閥選型選材
上海申弘閥門有限公司
很久以來，腐蝕就是化工設備zui頭痛的危害之一，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發(fā)災難。據(jù)統(tǒng)計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工閥門選型時首先要注意選材的科學性。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。塑料球閥適用于帶腐蝕性介質(zhì)的輸送過程的截流，根據(jù)不同材質(zhì)溫度-14℃～100℃、-40℃～140℃。 全部零件采用RPP或PVDF注塑件組裝成型，塑料球閥耐腐蝕性能優(yōu)良。 密封圈采用F4。耐腐性能優(yōu)異，延長使用壽命。轉(zhuǎn)動靈活、使用方便。塑料球閥整體式球閥泄漏點少，強度高，連接式球閥裝拆方便。塑料球閥分類：法蘭塑料球閥，絲扣塑料球閥，承插塑料球閥，雙由令塑料球閥塑料球閥采用一體式電動執(zhí)行器于塑料球閥組成。輸入220V電源即可直接進行開關量調(diào)節(jié)，亦可內(nèi)置伺服模 塑料球閥塑料為合成的高分子化合物，又可稱為高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗稱的塑料(plastics)或樹脂(resin)，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的。
塊，輸入控制信號(4～20mADC或1～5VDC)及單相電源即可控制運轉(zhuǎn)。塑料球閥重量輕、耐腐蝕性強，被應用于多個領域，如一般純水和生飲水的管路系統(tǒng)、排水和污水管路系統(tǒng)、鹽水和海水管路系統(tǒng)、酸堿和化學溶液系統(tǒng)等多個行業(yè)，品質(zhì)得到廣大用戶的認可。下面針對一些常用化工介質(zhì)談談選材的要點：
各種腐蝕性介質(zhì)工況下的化工閥門選型選材
在硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸、堿（*）、氨（氫氧化氨）、氯氣（液氯）、鹽水（海水）、醇類、酮類、酯類、醚類等腐蝕性介質(zhì)工況下的閥門，防腐蝕就是化工設備zui關鍵的地方，如果不能選擇正確的化工閥門金屬材料，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發(fā)災難。《適用于各種腐蝕性介質(zhì)工況的化工閥門選型》此文針對一些常用化工介質(zhì)談談閥門選材的要點：
1.硫酸介質(zhì)硫酸作為強腐蝕介質(zhì)之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)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（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質(zhì)也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵（鑄造及加工難度大）、高合金不銹鋼（20號合金閥門）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(jīng)濟的選擇。如果壓力過大，溫度升高，塑料閥的用點就受到了沖擊，就只能選擇比它貴的多的陶瓷球閥了。
2.鹽酸介質(zhì)決大多數(shù)金屬材料（包括各種不銹鋼材料）都不耐鹽酸腐蝕，含鉬高硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數(shù)非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內(nèi)襯橡膠閥門和塑料閥門（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的選擇。但這樣的介質(zhì)如果溫度超過了150℃，或者壓力大于PN16公斤時，任何的塑料（包括聚丙烯、氟塑料甚至是聚四氟乙烯）將不能勝任了，而目前市面上尚未有很理想的閥門，不過可以試試現(xiàn)在新興的陶瓷球閥，這種閥門的優(yōu)點是自潤滑性，扭矩力小，不老化，壽命比一般的閥門要長得多，它的缺點就是，價格比塑料閥門高的多。
3.硝酸介質(zhì)一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不銹鋼是應用zui廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不銹鋼（如316、316L）對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼（如304、321），有時甚至不如。而對于高溫硝酸，通常采用鈦球閥及鈦合金材料。
4.醋酸介質(zhì)醋酸是有機酸中腐蝕性zui強的物質(zhì)之一，普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕，不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，含鉬的316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。
5.堿（*）鋼鐵廣泛應用于80℃以下、30%濃度內(nèi)的*溶液，也有許多石化企業(yè)在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵，雖然腐蝕增加，但經(jīng)濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點，只要介質(zhì)中容許少量鐵份摻入，不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦閘閥及鈦合金或者高合金不銹鋼。
6.氨（氫氧化氨）大多數(shù)金屬和非金屬在液氨及氨水（氫氧化氨）中的腐蝕都很輕微，只有銅和銅合金不宜使用。
7.氯氣（液氯）大多數(shù)金屬閥抗氯氣的腐蝕都是很有限的，尤其是氯氣帶水的情況，包括各種的合金鋼閥門，這種情況下，襯四氟閥門是個很不錯的選擇，但是生產(chǎn)氯堿的化工廠會發(fā)現(xiàn)：襯四氟閥用的時間稍微一長，扭矩力增大，四氟老化的問題就會凸顯出來了，這種情況下發(fā)生的泄露就是致命的了。可以考慮用襯四氟陶瓷球芯替換原來的普通襯四氟閥門，利用陶瓷的自潤滑性和四氟的耐腐蝕會有的效果。
8.鹽水（海水）普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高，一般須采用涂料保護；各類不銹鋼也有很低的均勻腐蝕率，但可能因氯離子而引起局部性腐蝕，通常采用316不銹鋼較好。
9.醇類、酮類、酯類、醚類常見的醇類介質(zhì)有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮類介質(zhì)有丙酮、丁酮等，酯類介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等，醚類介質(zhì)有甲醚、丁醚等，它們基本沒有腐蝕性，常用材料均可適用，具體選用時還應根據(jù)介質(zhì)的屬性和相關要求做出合理選擇。另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。
11.硫酸作為強腐蝕介質(zhì)之一，硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)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,不適用作泵閥的材料；普通不銹鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質(zhì)也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵（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，采用襯氟閥門是一種更為經(jīng)濟的選擇。聚丙烯球閥
12。醋酸 它是有機酸中腐蝕性zui強的物質(zhì)之一，普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕，不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料，含鉬的316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質(zhì)等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼閥門或氟塑料閥門。
13.鹽酸決大多數(shù)金屬材料都不耐鹽酸腐蝕（包括各種不銹鋼材料），含鉬高硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數(shù)非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內(nèi)襯橡膠閥門和塑料閥門（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的選擇。
14.硝酸一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不銹鋼是應用zui廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不銹鋼（如316、316L）對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼（如304、321），有時甚至不如。而對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。
塑料球閥主要用于截斷或接通管路中的介質(zhì)，亦可用用于流體的調(diào)節(jié)與控制，它與其它閥 類相比，具有以下一些優(yōu)點。1、流體阻力小、球閥是所有閥類中流體阻力zui小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當小。而UPVC球閥是近年來根據(jù)各種腐蝕性管道流體需求而開發(fā)的一種新材料球閥產(chǎn)品。產(chǎn)品優(yōu)點：閥體重量輕、耐腐蝕性強，外型結(jié)構(gòu)緊湊美觀，本體重量輕容易安裝，耐腐蝕性強，應用范圍廣，材質(zhì)衛(wèi)生無毒，耐磨損、容易拆卸，維護簡單易行。塑料球閥除了UPVC塑料材質(zhì)外，還有RPP、PVDF、PPH、CPVC等。
塑料球閥具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、材料耗用省，安裝尺寸小，開關迅速、90°往復回轉(zhuǎn)，驅(qū)動力矩小等特點，用于截斷、接通、調(diào)節(jié)管路中的介質(zhì)，具有良好的流體控制特性和關閉密封性能。
塑料球閥可以運送泥漿，在管道口積存液體zui少。 低壓下，可以實現(xiàn)良好的密封。 調(diào)節(jié)性能好。塑料球閥的流線形設計，使流體阻力損失小，可謂是一種節(jié)能型產(chǎn)品。
閥桿為通桿結(jié)構(gòu)，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，有良好的綜合力學性能和抗腐蝕性，抗擦傷性。球閥啟閉時閥桿只作旋轉(zhuǎn)運動而不作升降運行，閥桿的填料不易破壞，密封可靠。與蝶板錐銷固定，外伸端為防沖出型設計，以免在閥桿與蝶板連接處意外斷裂時閥桿崩出。連接方式有法蘭連接、對夾連接、對焊連接及凸耳對夾連接。驅(qū)動形式有手動、蝸輪傳動、電動、 氣動、液動、電液聯(lián)動等執(zhí)行機構(gòu)，可實現(xiàn)遠距離控制和自動化操作。 球閥的缺點如下：
1、使用壓力和工作溫度范圍小。
2、密封性較差。
塑料球閥其開度與流量之間的關系，基本上呈線性比例變化。如果用于控制流量，其流量特性與配管的流阻也有密切關系，如兩條管道安裝閥門口徑、形式等全相同，而管道損失系數(shù)不同，閥門的流量差別也會很大。
如果閥門處于節(jié)流幅度較大狀態(tài)，閥板的背面容易發(fā)生氣蝕，有損壞閥門的可能，一般均在15°外使用。
塑料球閥處于中開度時，閥體與蝶板前端形成的開口形狀以閥軸為中心，兩側(cè)形成完成不同的狀態(tài)，一側(cè)的蝶板前端順流水方向而動，另一側(cè)逆流水方向而動，因此，一側(cè)閥體與閥板形成似噴嘴形開口，另一側(cè)類似節(jié)流孔形開口，噴嘴側(cè)比節(jié)流側(cè)流速快的多，而節(jié)流側(cè)閥門下面會產(chǎn)生負壓，往往會出現(xiàn)橡膠密封件脫落。
塑料球閥和蝶桿本身沒有自鎖能力，為了蝶板的定位，要在閥桿上加裝蝸輪減速器。采用蝸輪減速器，不僅可以使蝶板具有自鎖能力，使蝶板停止在任意位置上，還能改善閥門的操作性能。
塑料球閥操作力矩，因開度及閥門啟閉方向不同其值各異，臥式球閥，特別是大口徑閥，由于水深，閥軸上、下水頭差所產(chǎn)生的力矩也不容忽視。另外，閥門進口側(cè)裝置彎頭時，形成偏流，力矩會有增加。閥門處于中間開度時，由于水流動力矩起作用，操作機構(gòu)需要自鎖。
塑料球閥結(jié)構(gòu)簡單，只由少數(shù)幾個零件組成，材料耗用省；體積小、重量輕、安裝尺寸小，驅(qū)動力矩小，操作簡便、迅速，只需旋轉(zhuǎn)90°即可快速啟閉；并且還同時具有良好的流量調(diào)節(jié)功能和關閉密封特性，在大中口徑、中低壓力的使用領域，塑料球閥是主導的閥門形式。球閥處于*開啟位置時，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時*的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。球閥有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。 采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長，但很難做到*密封。金屬密封能適應較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。 如果要求球閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。球閥的結(jié)構(gòu)原理尤其適合制作大口徑閥門。球閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上得到廣泛應用，而且還應用于熱電站的冷卻水系統(tǒng)。 常用的球閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。對夾式球閥是用雙頭螺栓將閥門連接在兩管道法蘭之間，法蘭式球閥是閥門上帶有法蘭，用螺栓將閥門上兩端法蘭連接在管道法蘭上。 閥門的強度性能是指閥門承受介質(zhì)壓力的能力。閥門是承受內(nèi)壓的機械產(chǎn)品，因而必須具有足夠的強度和剛度，以保證長期使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形。
隨著防腐合成橡膠和聚四氟乙烯的應用，球閥的性能得以提高，并滿足于不同的工況條件。近十幾年來，金屬密封球閥發(fā)展迅速，隨著耐高溫、耐低溫、耐強腐蝕、耐強沖蝕、高強度合金材料在蝶閥中的應用，使 金屬密封球閥在高溫、低溫、強沖蝕等工況條件下得到廣泛的應用，并部分取代了截止閥、閘閥和球閥。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥
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