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防腐蝕化工閥門選型 防腐蝕化工閥門 耐腐蝕閥門 化工閥門 防腐蝕閥門選型 閥門耐腐蝕

之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹防腐蝕化工閥門選型腐蝕介質種類成千上萬種。同一介質，對不同材料會有不同的腐蝕表現。同一介質，隨著介質溫度、濃度等條件的變化，可能會產生不同程度的腐蝕，甚至不發生腐蝕。很多情況下，介質溫度中有多種腐蝕介質共同存在，而且不同的腐蝕介質會交互影響，或加劇腐蝕，或減緩腐蝕。本文選擇兩種常見的腐蝕介質進行討論，即氫氣和硫化氫。
腐蝕對閥門選用的影響，重點應該是對閥門主體材料選用的影響。閥門的主體材料選擇涉及面廣，影響因素眾多，故這里僅討論兩種典型的腐蝕介質對閥門型式、結構設計、內件選擇、零部件制造要求、產品試驗等影響。
1、氫   由于石油和煤等基礎工業原料為碳氫化合物，所以氫氣在許多石油化工、煤化工、化肥等工業生產中廣泛存在。不同的生產裝置，氫氣存在的方式不同，可能是工藝氫，也可能是過程氫，還可能是反應氫。但武林存在型式如何，氣表現出來的特性都是相似的。
 氫為一號元素，擴散能力較強，它不但容易通過各種密封面的微觀空隙，給密封帶來困難，而且還可以滲透到鋼材內部，造成金屬的脆性，甚至高溫下還能引起金屬的氫腐蝕。氫氣為甲類可燃氣體，屬于易燃易爆介質。
 由于氫氣屬于易燃易爆介質，本“用于易燃易爆介質的閥門選用原則”中給出的閥門選用原則同樣適用于氫氣環境，讀者可見該文所述，這里不在重復。
2、硫化氫   硫化氫是油氣開采、油氣輸送、石油煉制、煤化工等工業中常見的一種介質。低溫（指露點溫度及以下）硫化氫在有氣等電解質存在的情況下，易引起金屬材料的硫化物應力腐蝕開裂（電化學腐蝕）。高溫硫化氫，當溫度超過260℃時，會引起碳鋼的化學腐蝕。硫化氫又具有較高的毒性。
  需要說明的是，通常情況下硫化氫不是主工藝介質，二是伴生介質。硫化氫在介質中的濃度不同，表現出的腐蝕性和毒性也是不同的。

防腐蝕化工閥門選型含有硫化氫介質的閥門，下列選用原則應予考慮。
（1）閥門類型
A.用于含有硫化氫介質的閥門，由于硫化氫為高度危害介質，因此應優選選用關斷可靠性較高的閥門。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥常用關斷閥的可靠性由高到低的順序是：閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥、蝶閥。
B.在介質溫度許可的情況下，可選用非金屬密封的閥門。
C.同時兼顧經濟性原則。
（2）閥門結構
A.除非有其他要求，宜優先選用標準通徑閥門。
B.除非有其他要求，宜優選選用焊接連接結構。尤其是硫化氫含量較好時，且閥門公稱壓力等級大于CLASS600或PN64時，應選擇焊接連接。
C.當采用螺紋連接時，應附加密封焊
D.濕硫化氫環境下用于的閥門，由于需要焊后熱處理，因此DN40及以下的焊接閥門應采用短管焊接，并要求焊后熱處理在閥門密封件精加工之前進行。
E.除非有其他特殊要求，DN50及以上的閘閥宜采用楔形彈性閥瓣；截止閥宜采用旋塞閥或球形閥瓣，不應采用平板形閥瓣；蝶閥采用非金屬密封高性能雙偏心或可靠的三偏心式；不建議采用對夾式止回閥。

（3）閥門材料
A、應采用金屬材料，并能耐硫化氫腐蝕。當構成硫化物應力腐蝕敏感環境時，材料應滿足NACE MR0103/NACE MR0175 的要求。
B、當構成硫化物應力腐蝕敏感環境時，栓連閥蓋材料應滿足NACE MR0103/NACE MR0175 的要求。
C、當構成硫化物應力腐蝕敏感環境時，閥桿及其他內件材料也應滿足NACE MR0103/NACE MR0175 的要求。
D、當構成硫化物應力腐蝕敏感環境時，接觸介質的閥門零部件應盡可能減小電位差，以避免嚴重的電偶腐蝕發生。
E、當介質條件不允許采用非金屬密封材料時，閥瓣、閥座和上密封的密封面宜采用堆焊硬質合金的方式進行表面硬化。
F、閥桿表面應進行合適的表面硬化，以減小因磨損帶來的泄漏量增加。
在腐蝕性介質工況下的閥門，防腐蝕就是化工設備zui關鍵的地方，如果不能正確地選擇化工閥門的金屬材料，稍有不慎，輕則損壞設備，重則造成事故甚至引發災難。據有關統計，化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的，因此在化工設備選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區，認為不銹鋼是“材料”，不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼，這是不正確ZWS型振網篩的，也是很危險的。下面針對一些常用化工介質談談選材的要點：
1.硫酸介質 作為強腐蝕介質之一，硫酸是用途非常廣泛的重DZC系列垂直振動提升機要工業原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大，對于濃度在80%以上、溫度小于8立式復合式破碎機0℃的濃硫酸，碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性，但它不適合高速流動的硫酸，不適用作泵閥的材料；普通不銹鋼如304（0Cr振動放礦機18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）對硫酸介質也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵（鑄造及加工難度大）、高合金不銹鋼（20號合金）制造。氟塑料具有較好的耐硫酸性能，采用襯氟泵閥（F46）是一種更為經濟的選擇。如果壓力過大，溫度升高，塑料閥的用點就受到了沖擊，就只能選擇比它貴的多的陶瓷球閥了。

2.鹽酸介質 復合式破碎機決大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕（包括各種不銹鋼材料），含鉬高硅鐵也僅可用于5振動傳感器0℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反，絕大多數非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性，所以內襯圓錐破石機橡膠泵和塑料泵（如聚丙烯、氟塑料等）是輸送鹽酸的選擇。但這樣的介質如果溫度超過了重型錘式破碎機150℃，或者壓力大于16公斤時，任何的塑料（包括聚丙烯、氟塑料甚至是聚四氟乙烯）將不能勝任了，而目前市面上尚未有很理想的閥門，不過可以試試現在新興的陶瓷球閥，這種閥門的優點是自潤滑性，扭矩力小，不老化，壽命比一般的閥門要長大傾角膠帶輸送機得多，它的缺點就是，價格比塑料閥門高的多。
3.硝酸介質 一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞，不銹鋼是應用zui廣的耐硝酸材料，對常溫下一切濃金屬輸送帶度的硝酸都有良好的耐蝕性，值得一提的是含鉬的不銹鋼（如316、3震動給料機16L）對硝酸的耐蝕性不僅不優于普通不銹鋼（如304、321），有時甚腭式破碎機至不如。而對于高溫硝酸，通常采用鈦及鈦合金材料。
4.醋酸介質 它是有機酸中腐蝕性zui強的物質之一，普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕，不銹鋼是優良的耐醋酸材料，含鉬的316不ZS系列振蕩篩銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它腐蝕介質等苛刻要求時，可選用高合金不銹鋼或氟塑料泵。
5.堿（氫氧化鈉） 單電機雙輥機鋼鐵廣泛應用于復合破碎機80℃以下、30%濃度內的氫氧化鈉溶液，也有許多石化工廠在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵，雖然腐蝕增加，但經濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優點，只要介質中容許少量鐵份摻入，不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦及鈦合金或者高合金不銹鋼。
6.氨（氫氧化氨） 大多數金屬和非金屬在液氨及氨水（氫氧化氨）中的腐蝕都很輕微，只有銅和銅合金不宜使用。
7.氯氣（液氯）    大多數金屬閥抗氯氣的腐蝕都是很有限的，尤其是氯氣帶水的情況，包括各種的合金閥門，這種情況下，四氟閥門是個很不錯的選擇，但是生產氯堿的化工廠會發現：四氟閥用的時間稍微一長，扭矩力增大，四氟老化的問題就會凸顯出來了，這種情況下發生的泄露就是致命的了。可以考慮用襯四氟陶瓷球芯替換原來的普通襯四氟閥門，利用陶瓷的自潤滑性和四氟的耐腐蝕會有的效果。
8.鹽水（海水） 普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高，一般須采用涂料保護；各類不銹鋼也有很低的均勻腐蝕率，但可能因氯離子而引起局部性腐蝕，通常采用316不銹鋼較好。
9.醇類、酮類、酯類、醚類 另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性，在選擇密封材料時避免出錯。
還有許多其它介質不能在此一一介紹，總之在選材時切不可隨意和盲目，應多查閱相關資料或借鑒成熟經驗。

（4）檢查試驗
A.對于承壓部件，宜進行無損試驗項目。
B.如果對閥門提出低逸散性結構要求，應要求閥門生產商進行相應的產品試驗，并按要求的泄漏等級進行驗收。
C.對于非金屬密封閥門，當要求火災安全時，宜進行產品的火災抽檢試驗。
（5）其他方面  硫化物應力腐蝕開裂是一種十分危險的金屬失效方式，往往在沒有預兆的情況下突然發生。所以，當介質環境被判斷為硫化物應力腐蝕開裂敏感環境時，應對金屬部件的質量加以重視。

  首先，硫化物應力腐蝕開裂與金屬構件中的殘存應力有關，無論這個殘余應力是變形加工殘存應力還是焊接殘存應力。有資料顯示，同樣的濕硫化物介質環境，當金屬構件進行了消除殘存應力熱處理后，發生硫化物應力腐蝕開裂的概率會降低70%。殘存應力的存在與否及存在程度，可通過硬度檢測進行判斷。因此，濕硫化物應力腐蝕開裂敏感環境應用的金屬材料應進行硬度限制。
其次，所有應力腐蝕開裂都具有強烈的缺口敏感效應，對于濕硫化物應力腐蝕開裂敏感環境應用的閥門承壓金屬部件，應嚴格控制表面缺陷。濕硫化氫環境下的反應氫容易滲透到金屬內部，引起氫致開裂（HIC）和/或氫致誘導開裂（SOHIC）等。所以，還應對金屬材料的內部缺陷、非金屬夾雜物、硫和磷雜質因素等進行適當的控制。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥