腐蝕性化工介質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災難。據統計，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,電動調節閥,氣動調節閥，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的輸送過程的截流，根據不同材質溫度-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良。 密封圈采用F4。耐腐性能優異，延長使用壽命。轉動靈活、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行器于塑料球閥組成。輸入220V電源即可直接進行開關量調節，亦可內置伺服模 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。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、排水和污水管路系統、鹽水和海水管路系統、酸堿和化學溶液系統等多個行業，品質得到廣大用戶的認可。下面針對一些常用化工介質談談選材的要點：
各種腐蝕性介質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災難。《適用于各種腐蝕性介質工況的化工閥門選型》此文針對一些常用化工介質談談閥門選材的要點：
     1.硫酸介質硫酸作為強腐蝕介質之一，硫酸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（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質也用途有限。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.鹽酸介質決大多數金屬材料（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，絕大多數非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內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，不過可以試試現在新興的陶瓷球閥，這種閥門的優點是自潤滑性，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.醋酸介質醋酸是有機酸中腐蝕性zui強的物質之一，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%濃度內的*溶液，也有許多石化企業在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵，雖然腐蝕增加，但經濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優點，只要介質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，但是生產氯堿的化工廠會發現：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有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等，酮類介質有丙酮、丁酮等，酯類介質有各種甲酯、乙酯等，醚類介質有甲醚、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介質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之一，硫酸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,不適用作泵閥的材料；普通不銹鋼如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質也用途有限。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，絕大多數非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內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，亦可用用于流體的調節與控制，它與其它閥 類相比，具有以下一些優點。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球閥是近年來根據各種腐蝕性管道流體需求而開發的一種新材料球閥產品。產品優點：閥體重量輕、耐腐蝕性強，外型結構緊湊美觀，本體重量輕容易安裝，耐腐蝕性強，應用范圍廣，材質衛生無毒，耐磨損、容易拆卸，維護簡單易行。塑料球閥除了UPVC塑料材質外，還有RPP、PVDF、PPH、CPVC等。
塑料球閥具有結構簡單、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，驅動力矩小等特點，用于截斷、接通、調節管路中的介質，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，可以實現良好的密封。 調節性能好。塑料球閥的流線形設計，使流體阻力損失小，可謂是一種節能型產品。
閥桿為通桿結構，經過調質處理，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。驅動形式有手動、蝸輪傳動、電動、 氣動、液動、電液聯動等執行機構，可實現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，而管道損失系數不同，閥門的流量差別也會很大。
如果閥門處于節流幅度較大狀態，閥板的背面容易發生氣蝕，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，兩側形成完成不同的狀態，一側的蝶板前端順流水方向而動，另一側逆流水方向而動，因此，一側閥體與閥板形成似噴嘴形開口，另一側類似節流孔形開口，噴嘴側比節流側流速快的多，而節流側閥門下面會產生負壓，往往會出現橡膠密封件脫落。
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、下水頭差所產生的力矩也不容忽視。另外，閥門進口側裝置彎頭時，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，操作機構需要自鎖。
塑料球閥結構簡單，只由少數幾個零件組成，材料耗用省；體積小、重量輕、安裝尺寸小，驅動力矩小，操作簡便、迅速，只需旋轉90°即可快速啟閉；并且還同時具有良好的流量調節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，蝶板厚度是介質流經閥體時*的阻力，因此通過該閥門所產生的壓力降很小，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。球閥的結構原理尤其適合制作大口徑閥門。球閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用，而且還應用于熱電站的冷卻水系統。 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壓力的能力。閥門是承受內壓的機械產品，因而必須具有足夠的強度和剛度，以保證長期使用而不發生破裂或產生變形。
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