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技術(shù)文章

金屬閥門的腐蝕及合成材料閥門的應(yīng)用

閱讀:1622發(fā)布時(shí)間:2009-3-16

閥門的腐蝕,通常被理解為閥門金屬材料在化學(xué)的或電化學(xué)的環(huán)境作用下所受到的破壞。由于“腐蝕”現(xiàn)象出現(xiàn)于金屬與周圍環(huán)境自發(fā)的相互作用當(dāng)中,因此,怎樣將金屬與周圍環(huán)境相隔絕或更多的使用非金屬合成材料,則成為人們普通關(guān)注的問題。
 

    *,金屬的腐蝕破壞對(duì)閥門的作用期限,可靠性和使用壽命有相當(dāng)大的影響。機(jī)械和腐蝕的作用因素對(duì)金屬的作用大大地增加了接觸面總的磨損量。閥門在操作過(guò)程中,摩擦的表面總的磨損量。閥門在操作過(guò)程中,摩擦的表面由于同時(shí)的機(jī)械作用和金屬與環(huán)境進(jìn)行化學(xué)的或電化學(xué)的互相作用的結(jié)果產(chǎn)生磨損和破壞。對(duì)閥門而言,其管道工作氣候條件的復(fù)雜;石油、天然氣和油層水等介質(zhì)中硫化氫、二氧化碳和某些有機(jī)酸的出現(xiàn)使其金屬表面的破壞力增大,從而迅速失去工作能力。

    由于金屬的化學(xué)腐蝕取決于溫度、磨擦零件的機(jī)械負(fù)荷、潤(rùn)滑材料中所含的硫化物及其抗酸的穩(wěn)定性與介質(zhì)接觸持續(xù)的時(shí)間和金屬對(duì)氮化過(guò)程的催化作用、腐蝕浸蝕性物質(zhì)的分子對(duì)金屬的轉(zhuǎn)換速度等等。因此,金屬閥門的防腐方法(或措施)及合成材料閥門的應(yīng)用,便成為目前閥門行業(yè)研究的主題之一。

    一、金屬閥門的防腐,可理解為在金屬閥門上涂覆保護(hù)其不受腐蝕的條件保護(hù)層(如漆、顏料、潤(rùn)滑材料等等),使閥門無(wú)論是在制造、保存、運(yùn)輸還是在其使用的全部過(guò)程中都不受腐蝕。

    金屬閥門防腐的方法決定于所需求的保護(hù)期限、運(yùn)輸和保存條件、閥門構(gòu)造特點(diǎn)和材料,當(dāng)然,適應(yīng)考慮解除防腐的經(jīng)濟(jì)效果。

    金屬閥門及其零部件防腐的方法主要有4種:

    1、將易揮發(fā)的腐蝕抑制劑放入蒸汽的大氣中(用阻化紙包裹,吹動(dòng)抑制空氣通過(guò)制品腔室等等)。

    2、利用被阻化的水和酒精溶液。

    3、將防腐(保護(hù))材料薄層涂于閥門及其零部件表面。

    4、將被阻化的薄膜或聚合物的薄層涂于閥門及其零部件表面。

    (注:目前的閥門生產(chǎn)企業(yè),廣泛應(yīng)用潤(rùn)滑材料和水阻化溶流來(lái)防腐。)

    二、材料閥門的應(yīng)用

    合成材料閥門,在許多腐蝕性工況中都優(yōu)于金屬閥門,首先是抗腐蝕性,其次是凈重,至于其強(qiáng)度,要取決于增強(qiáng)纖維的形狀、排列和數(shù)量。(一般來(lái)說(shuō),纖維的百分比越大,合成材料的強(qiáng)度越大。)在閥門應(yīng)用中,纖維的重量含量基本范圍為30%-40%,而其化學(xué)穩(wěn)定性主要由在zui終產(chǎn)品中灌封纖維的樹脂本體特性決定。在合成材料閥門中,其固態(tài)聚合物本體既可以是熱塑性塑料(如PVC-聚偏氟乙烯、PPS-聚苯硫醚等),也可以是熱固性樹脂(如聚酯、乙烯其及環(huán)氧樹脂等)。熱固性樹脂在介溫狀態(tài)下保持其強(qiáng)度的性能優(yōu)于熱塑性塑料,(即熱固性樹脂具有較高的熱變形溫度)。(注:在使用工況中,合成材料的抗熱性能的測(cè)定被稱為熱變形溫度。)

    目前,化工流程閥門zui常用的合成材料為乙烯基環(huán)氧樹脂(熱塑料材料),其增強(qiáng)纖維為切碎的玻璃纖維(1/4英寸長(zhǎng))和切碎的石墨纖維(1/4英寸長(zhǎng))。下表就zui廣泛使用的合成材料的性能與耐腐蝕金屬的性能作一比較。

    玻璃增強(qiáng)型乙烯基石墨增強(qiáng)型乙烯基石墨增強(qiáng)型PPS316SSHast-C

    拉伸強(qiáng)度(Psi)40006000260008500090000

    彎曲強(qiáng)度(Psi)80001200035000NANA

    壓縮強(qiáng)度(Psi)1400018000210008500090000

    熱變形溫度(°F)2957320520NANA

    熱膨脹系數(shù)(in/in/°F)15×10-615×10-613×10-66.3×10-69.9×10-6

    注:NA即不適用的(或無(wú)效的)

    從表面分析,玻璃和石墨增強(qiáng)合成材料與金屬相比,其抗拉強(qiáng)度較低,因此,合成材料閥門受應(yīng)力較大的部位應(yīng)有較厚的截面并附有加強(qiáng)筋以達(dá)到與金屬相同的性能。

    由于合成材料閥門的耐腐蝕性能、高強(qiáng)度和輕重量,使其成為在許多金屬或玻璃纖維增強(qiáng)塑料管道系統(tǒng)腐蝕性工況中,較經(jīng)濟(jì)的可選閥門產(chǎn)品。在化工流程工況中,合成材料閥門的使用前景。

    在閥門工業(yè)中,有機(jī)材料和合成材料的使用,已不是傳統(tǒng)上金屬與非金屬閥門材料的概念。陶瓷(可以把閥門的使用溫度由400℃提高到1200℃以上)、塑料(具有防銹耐蝕的特點(diǎn))、合成材料(具有耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn))、記憶合金(利用形狀記憶合金或溫度記憶合金的可逆性和高彈性來(lái)制造的閥門)等。新型材料,正在開發(fā)出大批具有高性能的閥門新產(chǎn)品。新技術(shù)的發(fā)展,使各種工程材料應(yīng)用于閥門制造業(yè)已成為可能。


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