本文節選自 《閥門手冊-選型》(張清雙、尹玉杰、明賜東 主編)
隨著現代石油化工工業的快速發展,早先年出現的襯橡膠、搪瓷閥門已不能滿足日新月異的工業需要。人們在不斷的尋求最經濟、最合理、最低碳的方法來解決這些工業需要,因此出現了各種材料的襯里閥門,其中氟塑料襯里閥門是襯里閥門中的一朵奇葩。
早在50年前,塑料問世不久,就有人預言,塑料閥門將成為化工應用領域里首選閥門,對塑料管道和閥門的需求量將會大幅上升,工程師們相信將出現一個塑料世界,塑料不僅廣泛用于建材工業、汽車工業、宇航工業、給排水工業,在石油化工業中更是理想的材料。因為石化工業中90%的工況要求低溫操作,而塑料符合這一要求,同時避免了許多腐蝕性問題。
在浩繁的塑料家族中,選用哪種塑料來作襯里閥門的材料比較合適呢,各國的科技工作者都在努力尋找,人們發現在特種工程材料中的氟塑料最適合作防腐蝕閥門的襯里材料。眾所周知,氟塑料是性能優越的熱塑性材料,最開始用于軍工和宇航工業,典型的聚四氟乙烯(PTFE)材料,具有優良的耐熱性和耐寒性,可長期在-195~200℃范圍內使用。低摩擦性和自潤滑性非常好,還具有優良的電絕緣性和優異的化學穩定性,可耐各種強酸、強堿和強氧化劑的腐蝕,甚至可耐“王水”,有“塑料王”之稱。由于氟塑料具有這些優異特性,所以特別適合做耐腐蝕性強的閥門材料。襯里閥門就是利用了氟塑料這些優異特性、可塑性和可熔融加工及加工成型性能好的原理設計制造的。
氟塑料襯里閥門(國外稱為鐵氟龍閥門),在上世紀七十年代開始研發,由于閥門結構的特殊性,最初的氟塑料襯里閥門主要集中在旋塞閥與球閥幾個結構簡單品種,主要用于石化管道中強酸、強堿及溶劑類物質。由于石化工業這類介質具有極強腐蝕性,一般的碳鋼閥門很快被腐蝕掉,即使是不銹鋼閥門,也會被腐蝕。后來人們發明了哈氏合金、蒙乃爾合金、20號合金,解決了石化特殊管道輸送難題,因為這些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Pt等貴重金屬,加上資源有限,滿足不了石油化工工業的發展。必需有使用效果好、節能效果佳的新材料,新工藝取而代之。氟塑料襯里閥門也就應運而生。
因為氟塑料的抗拉強度和硬度相對較低,不適宜單獨做閥門殼體材料,尤其是口徑比較大的閥門,所以通常作為襯里材料采用。氟塑料襯里閥門的外殼材料,一般有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、不銹鋼等。灰鑄鐵由于機械強度低,容易碎裂,現在使用較少。
氟塑料襯里閥門的設計壓力,一般公稱壓力≤PN25(150Lb),使用溫度根據殼體材料和氟塑料的適用溫度來確定。一般碳鋼襯氟塑料閥門的工作溫度為-29℃~180℃。
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