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海水淡化蝶閥的設計選材

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詳細介紹

 海水淡化蝶閥的設計選材 海水淡化蝶閥的結構設計和密封形式是由海水的腐蝕特點和MED工藝參數決定的.海水的溫度一般在30度左右,含鹽量約為3%,懸浮物含量為100-150mg/L,海水經過處理后(懸浮物約為20mg/l)進入淡化裝置,主系統的設備及閥門處于負壓狀態.因此,該部分閥門必須是真空設計的.閥桿具有三重O型圈密封.經過填料函的真空高難和密封真空試驗*達到阻止大氣漏入的設計要求.海水蝶閥的閥體處于膠套的*包裹中,不會有海水滲入.閥桿也被膠套和O型圈包裹阻止了海水滲入,保證閥桿不被腐蝕和防止大氣侵入管道.閥桿與蝶板采用方榫結構的連接形式. 海水系統用耐磨耐蝕蝶閥的研究,根據用戶要求,結合現場實際工況,分析了常見的失效原因,全面論述核電站用耐磨耐蝕特種海水蝶閥的技術方案.蝶閥閥板的腐蝕情況,將鋁青銅與雙相鋼兩種材質的閥板進行了對比分析,發現雙相鋼的耐腐蝕性能優于鋁青銅,更適合用作海水蝶閥的閥板。

海水蝶閥采用雙相鋼可提高其使用壽命。海水是一種含有許多鹽類的電解質溶液,并溶有一定量的氧氣,大部分金屬材料在海水中都存在電化學腐蝕。海水中氯離子含量很大,增加了腐蝕速度,同時海流及砂粒對金屬構件產生低頻往復應力和沖擊。近年來,隨著海洋開發利用進展的加快,沿海核電項目的大量建設以及海水淡化產業的推廣,耐海水蝶閥的應用已越來越廣泛。
普通的耐海水蝶閥,為適應海水中氯離子的腐蝕,閥體、蝶板等配件通常采用雙相不銹鋼、鈦合金和鋁青銅等材料制成,采用以上材料制成的耐海水蝶閥都有各自的缺陷,并不能*海水工況的需要。如鈦合金蝶閥,雖然各方面性能都很*,但鈦及鈦合金熔煉技術難度大,獲取鈦合金鑄件的途徑比較困難,難加工,且價格十分昂貴。如采用雙相不銹鋼制成的蝶閥,能抵抗氯離子腐蝕,但耐沖蝕能力不好,流道和密封面易受沖刷而受損,造成蝶閥密封面泄漏。


 海水淡化蝶閥的設計選材手動耐海水蝶閥以下特點:
1、蝶板經過優化設計,能有效增加蝶閥過流面積,降低流體阻力;
2、可以根據不同的工況,選用合適的蝶板密封圈,確保閥門在一個檢修周期內不會產生內漏;
3、閥體、蝶板、壓環等零部件為碳鋼材料制成,有效降低制造成本,所有與介質接觸部位噴涂陶瓷等耐磨耐腐蝕涂層,能增加閥門抗海水腐蝕和沖刷的能力;
4、閥門軸套為雙相不銹鋼材料制成,且與閥體上的軸孔采用過盈配合,有效防止海水對閥體軸孔部位的腐蝕;
5、在閥桿與軸套之間有擋圏,其作用是:防止海水滲入閥桿與軸套之間,消除海水對閥桿及軸套的腐蝕。同時防止海水中的泥砂滲入閥桿與軸套的間隙內,造成閥桿與軸套咬合現象,有效提高了閥門的使用壽命;
6、閥座密封面堆焊雙相不銹鋼,能耐磨、抗沖刷,有效提高閥門密封可靠性;
7、采用活載組合式填料,即V型PTFE V型EPDM填料,保證閥門在一個檢修周期內不產生外漏。



 海水淡化蝶閥蝶板材質選用

(1)  球墨鑄鐵+尼龍11涂層

粉末狀尼龍11的熔點為186度.為保證涂層的穩定性及良好的粘和性,將其用在蝶板涂層時的使用溫度不宜超過100度,這個溫度也接近膠套的極限工作溫度.尼龍11涂層的蝶板與膠套之間的摩擦系數較小,因此開關時的力矩也?。猃?1涂層經過了多年的驗證,適用于氯離子含量在0.03%(Wt)以下的海水工況蝶板的涂層.

(2)  1.4408不銹鋼(或AISI316)+Halar涂層

Halar是乙烯與三氟氯乙烯的交替共聚物,是半結晶和可熔融加工的含氟聚合物.聚合物粉末只需噴涂幾次就能達到理想的涂層厚度,每次噴涂高厚度可達250um.在Halar粉末噴涂過程中不需要加入溶濟或稀釋劑,使用安全,降低成本.還可避免使用有機溶劑可能帶來的中毒和爆炸的危險.Halar粉末涂層不需要接縫.Halar粉末涂層使用的烘烤溫度在260-290度之間.通常,Halar粉末涂層應用于不銹鋼和碳素鋼表面,在其他金屬,玻璃,碳或陶瓷表面也已得到應用.

Halar涂層從低溫至150度使用溫度范圍內,具有良好的耐化學發到用絕緣性能.工業上常用的化學試劑幾乎都不能對Halar產生影響.它能夠抵抗的化學品包括強無機酸和有機酸,強堿,金屬刻蝕劑,液氧,除苯胺和以外的所有有機溶劑.此外,與其他含氟聚合物一樣.Halar會被金屬鈉和鉀破壞.然而,Halar對氫氧化鈉和氫氧化鉀具有很強的抵抗作用.

Halar是一種搞沖擊的韌性材料.它緊密的內部結構使其成為耐磨性和防滲透性的含氟聚合物之一.Halar涂層蝶板的涂層厚度可達到600um以上,涂層抗壓可達到2.0MPA,還可抗海水中顆粒雜質的沖刷.Halar涂層蝶板是高性價比的耐海水腐蝕材料,期價格優于316L.氯離子含量在0.04%(Wt)以下的海水工況,可以采用此涂層的蝶板

(3) 鋁青銅

 鋁青銅具有良好的機械性能,可成型性的導熱性.同時在海水中具有良好的耐蝕性.它在海水中腐蝕的陰極過程是氧去極化,其腐蝕速度主要由氧的供給速度而定.鋁青銅在海水中能生成一層腐蝕產特薄膜,這層薄膜阻礙了氧向金屬表面擴散.它的耐海水腐蝕性能取決于這層有保護性的腐蝕產物膜.附著在銅表面的薄膜內層是氧化亞銅,外層是堿式氯化銅,氫氧化銅,堿式碳酸銅等的混合物.鋁青銅在海水中的腐蝕為點蝕和縫隙腐蝕.鋁青銅對海水流速敏感,超過臨界流速時,腐蝕速度急劇增加.

海水蝶閥的鋁青銅蝶板, 常用的牌號G-CuAl10Fe(DIN1705、1709, DIN1714、1716) 。與其相對應的中國牌號為ZCuAl10Fe3(原牌號為ZQAl9-2)。氯離子含量在0.03%(Wt)以下的海水工況, 可采用鋁青銅鑄造的蝶板。

(4) 不銹鋼

  不銹鋼材料具有較強的耐腐蝕性, 不銹鋼的晶間腐蝕和應力腐蝕在海水中不常見, 但在海水中容易發生點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕。要想在海水中合理有效地應用不銹鋼, 必須對它的腐蝕行為和規律有全面深入地了解。

  在低流速海水中, 18-8型不銹鋼也容易遭受點蝕破壞。此時, 如不采取陰極保護措施, 則應采用高Cr、Mo的不銹鋼, 它有*的抗點蝕和縫隙腐蝕的能力。在流速大于1.2m/s的海水中, 不銹鋼表面能得到氧的充分供應, 海生物難以附著, 沉積物難以積聚, 此時,18-8型不銹鋼不會產生點蝕。

  海水含鹽量在3%以下, pH值約為6.5, 氯化物0.01% (W t) 左右時, 可以采用316L不銹鋼。對于其他工況, 可按氯離子濃度來選擇蝶板的材質。0.02% (Wt) 以下, 可選用ASTM A890 /A 890M G rade 4A 雙相不銹鋼。0.04% (W t) 以下, 除了推薦用1.4408 不銹鋼+ Halar涂層蝶板外, 也可選用ASTM A890 /890M G rade 的雙相不銹鋼。0.04% ~0.05% (Wt) 時, 為了應對嚴格的腐蝕工況, 一般選擇超級奧氏體不銹鋼材蝶板, 如254SMO(ASTMA269 S31254) 、1.4529和AL 6ZN (ASTM A240 /A 240M N 08367)。

  超級奧氏體不銹鋼化學成分中1.4529和N08367的含鎳量約為25%, 而254SMO只有18% , 但它對耐氯離子腐蝕性上幾乎沒有影響。試驗結果證明, 254SMO 的點腐蝕電位高于AL16XN, 具有更好的耐點蝕能力。由于鎳在現階段處于高價位, 所以采用254SMO會帶來更佳的經濟效益。

(5)  海水蝶閥的外表面防腐

  在海洋金屬材料設施中,常年不接觸海水的部分稱為海洋大氣的腐蝕環境。海水淡化用蝶閥,一般都處于該環境中。與陸地相比,這部分由風帶來的細小鹽顆粒沉積在閥門的外表面,其腐蝕要比內陸大得多。為此,應在蝶閥的閥體和執行機構的外表面進行防腐處理。例如, PTFE+陽極處理或噴涂樹脂處理。從而提高金屬抵御海洋大氣腐蝕的能力。

(6) 結語

  海水淡化作為符合循環經濟理念的新興產業。正以其低能耗、低污染以及在工業廢水處理、濃鹽水綜合利用和化工等領域的嶄新應用前景,受到越來越多的重視。除此以外,我國自主研發的海水淡化裝置,已走出,在東南亞沿海國家的火力發電廠的淡水制備中,發揮重要作用。海水含鹽量在3%以下,PH值約為6.5,氯化物0.01%(Wt)左右時,可以采用316L不銹鋼.對于其他工況,可按氯離子濃度來選擇蝶板的材質。

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