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化工行業(yè)閥門的選型全介紹

發(fā)布時間：2024-5-9

在化工、石油和天然氣行業(yè)的每套管道系統(tǒng)中，閥門都起著非常關(guān)鍵的作用。作為閥門材質(zhì)的選項之一，不銹鋼具有較高的強(qiáng)度、延展性、耐蝕性和耐熱性，而且維護(hù)費(fèi)用較低，使用壽命幾乎無限長，顯然是個不錯的選擇。通過加入鉻各（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、錳(Mn)或硅(Si)等合金元素，不銹鋼能獲得更高的耐腐蝕、耐高溫和高壓性能而且更耐用，適用場景也更加豐富。

不銹鋼是用于腐蝕性環(huán)境的理想材料，在醫(yī)藥、食品與飲料等工況苛刻，容易損壞工藝設(shè)備的行業(yè)中很常用。在工況嚴(yán)酷的應(yīng)用場合，不銹鋼憑借較低的使用壽命總成本成為了很好的閥門制造材料。

化工行業(yè)閥門的選型

從發(fā)電站到水處理廠，閥門在無數(shù)應(yīng)用場景中都是關(guān)鍵設(shè)備。閥門選型最基本的原則就是確保最好的性能和最高的安全級別。如果閥門是用于化工行業(yè)，選型時最重要的因素就是工藝介質(zhì)的化學(xué)特性、溫度和壓力。閥體、閥芯以及各個操作部件，都應(yīng)該能承受最高連續(xù)工作溫度和最高瞬間溫度，以及可能出現(xiàn)的最高瞬間壓力。此外，還要考慮到泄漏率方面的具體要求。

材料

閥體的常見材料和適用場合：

灰鑄鐵/碳鋼：若無涂層或陰極保護(hù)，不適合海水工況
奧氏體（耐氮）；適合海水、半咸水和污水。
不銹鋼：對于水、堿性物質(zhì)、礦物質(zhì)和干洗溶劑，都具有良好的耐蝕性。
304奧氏體：與316不銹鋼不同，不適用于海水。除了316L/和316ELC以外，普通316不銹鋼如果沒有電鍍涂層保護(hù)，有可能發(fā)生縫隙腐蝕（隙間腐蝕）
雙相鋼：耐蝕性更強(qiáng)，尤其不容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋。
超級奧氏體：對于眾多流體具有出色的耐蝕性能，包括海水、鹽溶液、苛性堿，以及所有無機(jī)酸。
超級雙相鋼：耐性堿和無機(jī)酸的腐蝕。

閥門制造工藝

通常，工業(yè)閥門制造商會根據(jù)相關(guān)的要求，判斷鑄造和鍛造工藝相對特定閥門而言的優(yōu)缺點(diǎn)。起到?jīng)Q定性作用的要素包括強(qiáng)度、設(shè)計復(fù)雜性、數(shù)量和預(yù)算等。在了解兩種方法各自優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制造商就有可能根據(jù)閥門的具體用途，對制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。
粗看之下，閥門似乎只有幾個簡單的零部件。但其中的密封元件其實并不簡單，尤其是必須通過零泄漏流體試驗或氣密試驗的密封元件，它的制造工藝會更加復(fù)雜。由于閥門的技術(shù)規(guī)格千變?nèi)f化，而且可能被應(yīng)用于各種工況，對于不銹鋼的材質(zhì)要求非常嚴(yán)格。當(dāng)然，制造商會在閥門出廠前進(jìn)行氣密性能試驗，查看閥座是否存在嚴(yán)重泄漏。其它需要重點(diǎn)關(guān)注的因素包括介質(zhì)流速，閥門功能（開/關(guān)或調(diào)節(jié)），火災(zāi)安全功能（若需要具備），以及其它針對功能方面的要求。

閥門鑄造工藝

要想獲得優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，準(zhǔn)確把控鑄件的凝固過程是最重要的前提。凝固工藝需要用到澆注系統(tǒng)、冒口（升流管）和其它輔助性工藝設(shè)備。由于鑄件各區(qū)域的壁厚不均勻，鑄造的鋼質(zhì)閥門部件應(yīng)當(dāng)進(jìn)行順序冷卻和順序凝固，以便減小鑄件內(nèi)部應(yīng)力、收縮率，并且避免其它不利狀況的發(fā)生。需要關(guān)注的因素包括：鑄件設(shè)計、澆注系統(tǒng)、正確的澆鑄姿態(tài)、冒口設(shè)計、體積收縮率，以及收縮控制。在機(jī)械加工行業(yè)，薄壁件的鑄造尤其復(fù)雜和困難。閥門的鑄造是整個制造過程的重要部分，優(yōu)質(zhì)的鑄件是決定閥門質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

閥門鍛造工藝

鍛造閥就是將不銹鋼壞料加工成預(yù)設(shè)形狀的過程。具體是先加熱，然后在鍛造需要的溫度條件下，用專門的設(shè)備捶打壞料。鍛造閥門的成本較高，通常都是用于小尺寸、高磅級的管道上。在高溫等各種嚴(yán)酷工況中，鍛造閥的性能表現(xiàn)依然出色。鍛造工藝可以消除表面孔洞和內(nèi)部間隙，減小壁厚，使鍛件在較陡的溫度梯度中，不太容易發(fā)生熱疲勞。

和鑄造閥相比，鍛造閥較能承受高溫和高壓造成的應(yīng)力，同時其性能基本不受影響，具體包括良好的耐腐蝕或耐熱性、抗拉強(qiáng)度、韌性、延展性、耐久性，以及更長的使用壽命。閥體的壁厚對于閥門的功能沒有影響。鍛造閥的優(yōu)勢還包括材料浪費(fèi)率極低（因為是由壞料塑形而成，不產(chǎn)生邊角料）、耐高溫高壓、收縮率極低，而且發(fā)生孔隙和裂紋的可能性也很低。鑄造閥是核電、石油和天然氣、常規(guī)發(fā)電領(lǐng)域的理想選擇。鍛造閥由于壁厚小于同級別的鑄造閥，不容易發(fā)生熱疲勞衰退。即使迅速加溫或冷卻，也不會影響閥門的功能。

閥門的檢測和試驗

可靠性和使用壽命是閥門質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過試驗，可以判斷閥門是否需要調(diào)整或修理。將閥門交付給客戶之前，必須徹底進(jìn)行檢查和試驗，以便確保其符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于溫度局限性較小，耐高溫和腐蝕能力較強(qiáng)，不銹鋼閥門的應(yīng)用范圍比較廣。
然而，進(jìn)行試驗和檢查時的各種參數(shù)未必和實際工況參數(shù)完全相符；國際和國內(nèi)的閥門試驗標(biāo)準(zhǔn)溫度都是接近室溫，試驗介質(zhì)通常是氣體或水。這是工廠試驗最容易范的最基本錯誤之一。實際上，由于材料選擇問題、鑄件質(zhì)量問題、密封件損壞和意外事故等種種原因，閥門很可能在使用中遭遇遠(yuǎn)超預(yù)期的惡劣工況。

不銹鋼閥門

不銹鋼閥體通常是鑄造或鍛造而成。熔模鑄造的閥體更耐腐蝕和熱沖擊，但是成型性較差，強(qiáng)度較低，而且比較脆。熔模鑄造只適用于外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)計。鍛造閥更加堅固耐用，尺寸精度較高，壁厚比較均勻，壽命相對更長，適用的范圍更加廣。成本、質(zhì)量和應(yīng)用范圍，都是選擇鍛造閥時需要考慮的因素。它們最吸引人的優(yōu)勢在于強(qiáng)度高、經(jīng)久耐用，而且耐熱沖擊和腐蝕。建議針對閥體材質(zhì)，制訂一套關(guān)于適用工作溫度的標(biāo)準(zhǔn)。

另外，從技術(shù)、生產(chǎn)管理和采購的角度來看，必須根據(jù)產(chǎn)品的性能要求選擇鋼料牌號，尤其是要確保產(chǎn)品能承受高壓和高流速介質(zhì)，使產(chǎn)品擁有較長的使用壽命和更高的可靠性。好在不必?fù)?dān)心不銹鋼閥門的生銹或腐蝕。也正因如此，不銹鋼才成為了大多數(shù)工業(yè)用途的最佳材質(zhì)選擇。

不銹鋼閥門的特性

在300系列中，304不銹鋼具有出色的廣譜耐腐蝕性能，是最常見也是應(yīng)用最廣的閥門材料。即使在較高溫度下，316不銹鋼對硫酸、亞硫酸、乙酸、碘化物、溴化物、氯化物和脂肪酸也有很好的耐蝕性，包括出色的耐點(diǎn)蝕性能。奧氏體家族中，最常用于制造閥門的牌號是304、304L、316和316L。另外，在熱處理和淬火之前，304尤其適合高溫加工工藝，例如鍛造、沖壓和彎曲。它沒有磁性，在196-800°℃的范圍內(nèi)仍可以安全使用。作為低碳不銹鋼，304L在一般狀況下的耐蝕性能接近304。焊接后或釋放內(nèi)部應(yīng)力之后，其具有出色的耐晶間腐蝕性能。另外，304L的工作溫度范圍和304相似。316不銹鋼具有出色的耐點(diǎn)蝕、耐大氣腐蝕性能，高溫下能保持較高強(qiáng)度。由于加入了鉬而能承受極端的工況，適用于海水。316L不銹鋼（低碳）具有良好的耐晶間腐蝕和晶界腐蝕性能，其它特性和316不銹鋼相同。用于化學(xué)品介質(zhì)的閥門，特別需要考慮制造材料的特性。不銹鋼材料經(jīng)常被誤認(rèn)為是一種“萬能”的閥門材料，因此容易忽視閥門接觸到的介質(zhì)類型和相關(guān)工況。

總結(jié)

作為一種機(jī)械裝置，閥門被廣泛地安裝在化工和其它各行各業(yè)的管道系統(tǒng)中，用于控制液體、流體、粉末和氣體的流動。憑借出色的溫度承受范圍、耐腐蝕和耐高壓性能，不銹鋼閥門的用途很廣。如果全盤考慮不銹鋼閥門的所有權(quán)總成本，包括更換、維護(hù)所產(chǎn)生的直接和間接成本，還有它的性能表現(xiàn)，可以說不銹鋼是成本效益最高的一種材料。

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