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陶瓷內件調節閥如何研制？
發布于：2019/11/14 9:41:06 點擊量：60
1 概述
腐蝕、磨損與氣蝕是調節閥失效的主要原因之一。目前，腐蝕性流體的流量控制系統，一般采用耐腐蝕合金或聚四氟乙烯襯里等材料制造耐腐蝕調節閥。而對含有固體顆粒或高壓差引起空蝕等流體控制系統，一般采用調質熱處理合金為調節閥內件材料制造耐磨調節閥。根據使用情況分析，聚四氟乙烯等襯里的調節閥耐熱及耐磨性差。耐腐蝕耐磨損合金材料制造的調節閥。使用時間雖然比普通調節閥長，但達不到預期時間。如某煉油廠在柴油加氫裝置脫硫廢液罐液位調節系統安裝的國外進口的耐腐蝕調節閥，僅使用1~2個月，最長約3個月，因閥關不嚴，泄漏嚴重，自控系統完全失效，只能由人工操作。此時雖然閥體和執行機構性能良好，但也必須更換新閥，造成生產成本增加，還給生產安全帶來隱患。
2 新型調節閥
調節閥腐蝕和磨蝕的核心部件是對流體以接觸切斷方式工作的節流閥瓣與閥座的表面。這樣，選擇制造閥瓣和閥座材料是解決調節閥耐腐蝕耐磨蝕的重要途徑。
由于現有調節閥材料不適用于特殊工況耐腐蝕和耐磨損的要求，因此采用特種陶瓷（>97%AL2O3）為材料，設計制造調節閥的內件（閥瓣和閥座），如套筒式調節閥的內件（圖1）。該陶瓷與不銹鋼的耐腐蝕性能對比見表1，其表面硬度≥85HRC，抗壓>230MPa，抗彎>230MPa，耐溫1400℃，50~140℃時急冷急熱達200次無裂紋。
表1 不銹鋼與特種陶瓷的扁蝕性能對比
腐蝕介質 | 2Cr13 | 97%AL2O3 |
硝酸65%濃度沸騰 | 3~10mm/s | 0.01mm/s |
氫氧化鈉20%濃度沸騰 | <1.0mm/s | 0.01mm/s |
套筒的流通面積隨行程的分布是按低壓降比調節閥技術設計，即工作流量特性為線性或等百分比，并可在閥的壓降比為0.06~0.18低壓降比下運行。套筒式調節閥的l陶瓷內件（圖1）配以現有調節閥的其余部件，組成新及耐高溫，因此延長了閥門的使用壽命，節約的耐腐蝕耐磨損調節閥。
3 應用
新型陶瓷內件調節閥于2001年11月在某煉油廠300萬t/a輕柴油加氫脫硫廢液罐液位控制系統中應用（圖2），系統正常運行至今，表明新型閥門經受住該處流體的強腐蝕作用，確保了生產的正常安全運行，并節約了大量維修更新閥門的費用。
4 結語
陶瓷內件的套簡式調節閥耐腐蝕、耐磨損及耐高溫，因此延長了閥門的使用壽命，節約了費用，也節約了制造調節閥內件的稀有金屬。陶瓷材料雖然存在脆性，不抗沖擊，但作為閥內件避免了外力直接擊打。閥門正常工作時，閥瓣上下移動緩慢，由于陶瓷具有高的抗壓性能，故不會對內件構成損壞。陶瓷內件調節閥已獲國家專利局授予的實用新型專利證書（專利號：ZL 02 2 66206.5）。
參考文獻
[1] 張純潔.陶瓷材料的力學性能[M].北京：科學出版社.1987.
[2] 美國金屬學會.金屬手冊[M].北京：機械工業出版社.1978.
[3] 張玉潤等.低壓降比調節閥與節能[M].北京：化學工業出版社.1994.
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