耐腐蝕化工調節閥選型分析帶有腐蝕性介質工況下的調節閥,防腐蝕就是化工設備關鍵的地方,如果不能正確地選擇化工調節閥的金屬材料,稍有不慎,輕則損壞設備,重則造成事故甚至引發災難。據有關統計,化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的,因此在化工設備選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區,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談談選材的要點:
本文介紹了耐腐蝕調節閥的材料選擇,國內外耐腐蝕材料的研究與應用,耐腐蝕材料中金屬材料和襯膠材料的使用狀況,對合理選用調節閥,提出了除考慮其耐腐蝕性能之外,還需要統籌考慮調節閥使用的可靠性和經濟性.隨著在石油化工企業生產過程自動化程度日益提高,用來控制流體流量的調節閥已遍及各個行業。對于熱力、化工過程控制系統,作為終控制過程介質各項質量及安全生產指標的調節閥,它在穩定生產、優化控制、維護及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。由于調節閥是通過改變節流方式來控制流量的,所以它既是一種有效的調節手段,同時又是一個會產生節流能耗的部件。以天然氣處理廠為例,隨著裝置高負荷運行,調節閥的腐蝕、沖刷、磨損、振動、內漏等問題不斷發生,從而導致調節閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引起工藝系統和裝置的生產效率大幅度下降,嚴重時可以導致全線停車。選擇調節閥時,首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數與調節閥的工作條件,主要有流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、大流量、小流量、大流量與小流量下的進出口壓力、大切斷壓差等。在對調節閥具體選型確定前,還必須充分掌握和確定調節閥本身的結構、形式、材料等方面的特點,而技術方面主要考慮流通能力、壓降、噪音等問題。
1、硫酸介質
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,采用襯氟泵閥(F46)是一種更為經濟的選擇。
2、鹽酸介質
絕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,所以內襯橡膠泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的選擇。
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。
4、醋酸介質
它是有機酸中腐蝕性的物質之一,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(氫氧化鈉)
鋼鐵廣泛應用于80℃以下、30%濃度內的氫氧化鈉溶液,也有許多石化工廠在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、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。
8、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。
本文介紹了耐腐蝕調節閥的材料選擇,國內外耐腐蝕材料的研究與應用,耐腐蝕材料中金屬材料和襯膠材料的使用狀況,對合理選用調節閥,提出了除考慮其耐腐蝕性能之外,還需要統籌考慮調節閥使用的可靠性和經濟性。
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