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金屬閥門可以說是工程設(shè)備中最容易腐蝕失效的關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)。通常，金屬閥門的密封面、閥桿、膜片、小彈簧等閥件一般用一級材料，閥體、閥蓋等適用二級或三級材料，用于高壓、劇毒、易燃、易爆、放射性介質(zhì)的閥門，則選用腐蝕性很小的材料。
金屬閥門在大氣或溶液等復(fù)雜的工作條件下不僅時(shí)刻發(fā)生著金屬表面的均勻腐蝕,在金屬的局部位置上還極易發(fā)生孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、脫層腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、空泡腐蝕、摩振腐蝕、氫蝕等局部腐蝕。
金屬閥門的防腐措施：
1、根據(jù)腐蝕介質(zhì)選用耐蝕材料
在生產(chǎn)實(shí)際中，介質(zhì)的腐蝕是非常的復(fù)雜的，即使在用一介質(zhì)中使用的閥門材料一樣，介質(zhì)的濃度、溫度、壓力不同，介質(zhì)對材料腐蝕也不一樣。介質(zhì)溫度每升高10℃,腐蝕速度約增加1~3倍。介質(zhì)濃度對閥門材料腐蝕影響很大，如鉛處在濃度小的硫酸中，腐蝕很小，當(dāng)濃度超過96%時(shí)，腐蝕急劇上升。而碳鋼相反，在硫酸濃度為50%左右時(shí)腐蝕最嚴(yán)重，當(dāng)濃度增加到6%以上時(shí)，腐蝕反而急劇下降。有如鋁在濃度80%以上的濃硝酸中腐蝕性很強(qiáng)，但在中、低濃度的硝酸中腐蝕反而嚴(yán)重。不銹鋼雖說對稀硝酸耐蝕性很強(qiáng)，但在95%以上的濃硝酸中腐蝕反而加重。
從以上幾例可以看出，正確選用閥門材料應(yīng)根據(jù)具體情況，分析各種影響腐蝕因素，按有關(guān)防腐手冊選用材料。
2、采用非金屬材料
非金屬耐腐蝕性優(yōu)良,只要閥門使用溫度和壓力符合非金屬材料的要求,不但能解決腐蝕問題,而且可節(jié)省貴重金屬.閥門的閥體、閥蓋、襯里、密封面等常用非金屬材料制作,至于墊片,填料主要死非金屬材料制作的.用聚四氟乙稀、氯化聚醚等塑料、以及用天然橡膠、氯丁橡膠、丁晴橡膠等橡膠做閥門襯里,而閥體、閥蓋主體是一般鑄鐵、碳鋼制成.即保證了閥門強(qiáng)度,又保證了閥門不受腐蝕.夾管閥也是根據(jù)橡膠的優(yōu)良耐腐蝕性能和優(yōu)異變性能而設(shè)計(jì)出來的.現(xiàn)在越來越對的用尼龍、聚四氟乙稀等塑料,用天然橡膠和合成橡膠做各種各樣的密封面,密封圈,用于各類閥門上,這些用作密封面的非金屬材料,不但耐腐蝕性好,而且密封性能好,特別適于帶顆粒介質(zhì)中使用.當(dāng)然,它們的強(qiáng)度和耐熱性都較低,應(yīng)用的范圍受到限制.柔性石墨的出現(xiàn),使非金屬進(jìn)入了高溫領(lǐng)域,解決了長期難以解決的填料和墊片泄露問題,而且是很好的高溫潤滑劑。
3、金屬表面處理
閥門連接處
閥門連接螺銓常用鍍鋅、鍍鉻、氧化(發(fā)藍(lán))處理提高耐大氣、耐介質(zhì)腐蝕的能力.其他緊固件除采用上述方法處理外,還根據(jù)情況采用磷化等表面處理。
密封面以及口徑不大的關(guān)閉件,常采用滲氮、滲硼等表面工藝,提高它的耐蝕性和耐磨性.38CrMoAlA制作的閥瓣,滲氮層≥0.4mm。
閥桿防腐廣泛采用滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理工藝,提高它的耐蝕性,耐蝕性和耐磨擦傷性能.不同額表面處理應(yīng)適于不同的閥桿材質(zhì)和工作環(huán)境,在大氣、水蒸氣介質(zhì)與石棉填料接觸的閥桿,可采用鍍硬鉻、氣體氮化工藝(不銹鋼不宜采用離子氮化工藝);在硫化氫大氣環(huán)境中的閥采用電鍍高磷鎳鍍層有較好的防護(hù)性能;38CrMoAlA采用離子和氣體氮化也可耐蝕,但不宜采用硬鉻鍍層;2Cr13經(jīng)過調(diào)質(zhì)后能耐氨氣腐蝕,采用氣體氮化的碳鋼也能耐氨的腐蝕,而所有磷鎳鍍層不耐氨腐蝕;經(jīng)過氣體氮化38CrMoAlA材料具有優(yōu)良的耐蝕性能和綜合性能,用它制作閥桿為多。
小口徑的閥體和手輪也常鍍鉻處理,提高其耐蝕性能,裝飾閥門。
4熱噴涂
熱噴涂是制備涂層的一類工藝方塊,已成為材料表面防護(hù)的新技術(shù)之一.它是利用高能源密度熱源(氣體燃燒火焰、電弧、等離子弧、電熱、氣體燃爆等)將金屬或非金屬材料加熱熔融后,以霧化形式噴射到經(jīng)預(yù)處理的基本表面,形成噴涂層,或同時(shí)對基本表面加熱,使涂層在基體表面再次熔融,形成噴焊層的表面強(qiáng)化工藝方法.大多數(shù)金屬及其合金、金屬氧化物陶瓷、金屬陶瓷復(fù)合物以及硬的金屬化合物都可以用一種或幾種熱噴涂方法,在金屬或非金屬基體上形成涂層。
熱噴涂能提高其表面耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等性能,延長使用壽命.熱噴涂特殊功能涂層,具備隔熱、絕緣(或異電)、可磨密封、自潤滑、熱輻射、電磁屏蔽等特殊的性能;利用熱噴涂可修復(fù)零部件。
5噴刷涂料
涂料是應(yīng)用最廣泛的一種防腐手段,在閥門產(chǎn)品上更是一種不可缺少的防腐材料和識別標(biāo)志.涂料也屬于非金屬材料,它通常由合成樹脂、橡膠漿液、植物油、溶劑等配制成,覆蓋在金屬表面,隔絕介質(zhì)和大氣,達(dá)到防腐目的.涂料主要用于水、鹽水、海水、大氣等腐蝕不太強(qiáng)的環(huán)境中.閥門內(nèi)腔常用防腐漆涂刷,防止水、空氣等介質(zhì)對閥門腐蝕.油漆內(nèi)摻有不同顏色,來表示法恩使用的材料.閥門噴刷涂料,一般在半年至一年一次。
6 添加緩蝕劑
緩蝕劑控制腐蝕的機(jī)理,是它促進(jìn)了電池的極化.緩蝕劑主要用于介質(zhì)和填料處.介質(zhì)中添加緩蝕劑,可使設(shè)備和閥門的腐蝕減緩,如鉻鎳不銹鋼在不含氧的硫酸中,很大的溶度范圍內(nèi)成火化態(tài),腐蝕較嚴(yán)重,但加入少量硫酸銅或硝酸等氧化劑,可使不銹鋼轉(zhuǎn)變鈍態(tài),表面生成一層保護(hù)膜,阻止介質(zhì)的的浸蝕,在鹽酸中,如果加入少量氧化劑,可降低對鈦的腐蝕.閥門試壓常用水作試壓的介質(zhì),容易引起閥門的腐蝕,在水中添加少量亞硝酸鈉可以防止水對閥門的腐蝕.石棉填料中含有氯化物,對閥桿腐蝕很大,如果采用蒸鎦水洗滌方法可降低氯化物的含量,但這種方法在實(shí)施中困難很多,不可普通推廣,酯適于特殊的需要。
為了保護(hù)閥桿,防止石棉填料的腐蝕,在石棉填料中,在閥桿上涂充緩蝕劑和犧牲金屬.緩蝕劑由亞硝酸鈉、鉻酸鈉能使閥桿表面生成一層鈍化膜,提高閥桿的耐蝕能力;溶劑能使緩蝕劑慢慢地溶解,而且能起潤滑作用;在石棉中添加鋅粉作犧牲金屬,實(shí)際上,鋅也是一種緩蝕劑,它能首先與石棉中的氯化物結(jié)合,使氯化物與閥桿金屬接觸機(jī)會大為減少,從而達(dá)到防腐目的.涂料中如果加入了紅丹、鉛酸鈣等緩蝕劑,噴刷在閥門表面能防止大氣的腐蝕。
7 電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)有陽極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種.如用鋅保護(hù)鐵,鋅被腐蝕,鋅叫做犧牲金屬.在生產(chǎn)實(shí)踐中,陽極保護(hù)采用較少,陰極保護(hù)應(yīng)用較多.大型的閥門和重要閥門采用這種陰極保護(hù)法,是一種經(jīng)濟(jì)簡便又行之有效的方法.石棉填料中添加鋅,保護(hù)閥桿也屬于陰極保護(hù)法。
8控制腐蝕環(huán)境
所謂環(huán)境,有廣義和狹義兩種,廣義的環(huán)境系指閥門安裝處四周的環(huán)境和它內(nèi)部流通介質(zhì);狹義的環(huán)境系指閥門安裝處四周的條件.大多數(shù)環(huán)境無法控制,生產(chǎn)流程也不可任意變動(dòng).只有在不會對產(chǎn)品、工藝等造成有損害的情況下,可以采用控制環(huán)境的方法,如鍋爐水去氧、煉油工藝中家堿調(diào)節(jié)PH值等.從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),上述添加緩蝕劑、電化學(xué)保護(hù)等也屬控制腐蝕環(huán)境。
大氣中充滿了灰塵、水蒸氣、煙霧,特別在生產(chǎn)環(huán)境中,如煙鹵、設(shè)備散發(fā)出的有毒氣體和微粉,都會對閥門產(chǎn)生不同程度的腐蝕.操作人員應(yīng)按操作規(guī)程中的規(guī)定,定期清洗、吹掃閥門,定期加油,這是控制環(huán)境腐蝕有效措施.閥桿安裝保護(hù)罩、地閥設(shè)置地井、閥門表面噴刷油漆等,這都是防止含有腐蝕的物質(zhì)侵蝕閥門的方法.環(huán)境溫度升高和空氣污染,特別對封閉的環(huán)境下的設(shè)備和閥門,會加速其腐蝕.應(yīng)盡量采用敞開式廠房或采用通風(fēng)、降溫措施,減緩環(huán)境腐蝕。
9 改進(jìn)加工工藝和閥門結(jié)構(gòu)形式
閥門的防腐保護(hù)是從設(shè)計(jì)就開始考慮的問題,一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工藝方法正確的閥門產(chǎn)品.無疑地對減緩閥門的腐蝕是有好的效果的。
因此,設(shè)計(jì)和制造部門應(yīng)對那些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,工藝方法不正確,容易引起腐蝕的部件,應(yīng)進(jìn)行改進(jìn),使之適合各種不同工況條件下的要求.針對不同的閥門部件腐蝕類型,小編有絕招:
防止奧氏體不銹鋼閥件產(chǎn)生晶間腐蝕方法有:進(jìn)行"固溶淬火"處理,即加熱至1100℃左右水淬,選用含有鈦和鈮,而含碳量在0.03%以下的奧氏體不銹鋼,減少碳化鉻的產(chǎn)生。
應(yīng)力腐蝕發(fā)生在腐蝕和拉應(yīng)力同時(shí)作用下產(chǎn)生的破裂.防止應(yīng)力腐蝕的方法;通過熱處理消除或減少焊接,冷加工中產(chǎn)生的應(yīng)力,改進(jìn)不可理的閥門結(jié)構(gòu),避免應(yīng)力集中,采用電化學(xué)保護(hù)、噴刷防蝕涂料.添加緩蝕劑、施加壓應(yīng)力等措施。
磨損腐蝕是流體對金屬磨損和腐蝕交替作用所產(chǎn)生的一種腐蝕形態(tài),是閥門常見的一種腐蝕,這種腐蝕以發(fā)生在密封面為多.防止方法:選用耐腐蝕、耐磨損的材料,改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用陰極保護(hù)等。
摩振腐蝕是相互接觸的兩部件同時(shí)承受載荷,接觸面由于振動(dòng)和滑動(dòng)引起的破壞.摩振腐蝕發(fā)生在螺栓連接處,閥桿與關(guān)閉件連接處、滾珠軸承與軸之間等部位上.可以采用涂潤滑油脂,減少摩擦,表面磷化,選用硬質(zhì)合金,以及用噴瓦處理或冷加工提高表面硬度方法防護(hù)。
焊接后要盡量采用退火處理等相應(yīng)防護(hù)措施.提高閥桿加工表面粗糙度以及其他閥件表面粗糙度,表面粗糙度級別越高,抗蝕能力越強(qiáng).改進(jìn)填料和墊片的加工工藝和結(jié)構(gòu),使用柔性石墨和塑料填料,以及柔性石墨貼粘墊片和用聚四氟乙稀包墊片,都能改善密封性能,減少地閥桿和法蘭密封面的腐蝕。
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