球閥最主要的閥座密封圈材料就是聚四氟乙烯(PTFE)。它幾乎對所有的化學物質都是惰性的,且具有摩擦系數小、性能穩定、不易老化、適用溫度廣及密封性能優良的綜合特點。但聚四氟乙烯的物理特性有較高的膨脹系數,對冷流的敏感性和不良的熱傳導性,要求閥座的密封設計必須圍繞這些特性進行。閥座的密封塑性材料,包括聚四氟乙烯族和填充聚四氟乙烯、尼龍及其它材料。但是,當密封材料變硬時,密封的可靠性就要受到破壞,特別是在低壓差的情況下。此外,像丁腈橡膠這樣的合成橡膠,也可用作閥座密封材料,但它所適用的介質和使用的溫度范圍要受到限制。另外,不潤滑,使用合成橡膠容易卡住球體。
為了滿足高溫、高壓、強沖刷、長壽命等工業應用的使用要求,近十幾年來,金屬密封球閥得到了很大的發展。用于調節流量的V形球閥也有很快的發展。尤其在工業發達國家,球閥的結構不斷改進,如應用在石油、天然氣管線上的全焊接閥體球閥、升降桿式球閥、裂解裝置用高溫球閥V形開口調節球閥等,從而使球閥的技術達到一個全新的水平。
球閥的優點如下:
1、全焊接球閥,可以直埋于地下,使閥門內件不受浸蝕。最高使用壽命可達40年,是石油、天然氣管線最理想的閥門。
2、在較高的工作壓力和較高的工作溫度范圍內,能實現完全密封。
3、設計成-形開口球的球閥,具有良好的流量調節功能。
4、結構緊湊、重量輕,可以認為它是用于低溫介質系統的最合理的閥門結構。
5、閥體對稱,尤其是焊接閥體結構,能很好地承受來自管道的應力。
6、關閉件能承受關閉時的高壓差。
7、具有最低的流阻。
8、因在工作時不會卡住(在無滑劑時),故能可靠地應用于腐蝕性介質和低沸點液體中。
9、可實現快速啟閉,某些結構的啟閉時間僅為0.5~1s,以保證能用于試驗臺的自動化系統中。快速啟閉閥門時,操作無沖擊。
10、球形關閉件能在邊界位置上自動定位。
11、雙面密封可靠。
12、在全開和全閉時,球體和閥座的密封面與介質隔離,因此高速通過閥門的介質不會對密封面侵蝕。
13、腔體內的介質壓力一旦高于設計壓力的1.33倍時,可自動泄放到出口管路或進口管路。
14、可設計成具有防火密封功能。v10、具有防靜電功能。
化工閥門的材質選擇
一直以來,腐蝕就是化工設備最頭痛的危害之一,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,因此在化工閥門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“萬能材料”,不論什么介質和環境條件都捧出不銹鋼閥門,這是很危險的。
下面針對一些常用化工介質談談選材的要點:
硫酸
作為強腐蝕介質之一,硫酸是用途非常廣泛的重要工業原料。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80℃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(0Cr18Ni9)、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,采用襯氟閥門是一種更為經濟的選擇。
鹽酸
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50℃、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,所以內襯橡膠閥門和塑料閥門(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。
硝酸
一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不銹鋼是應用最廣的耐硝酸材料,對常溫下一切濃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、316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優于普通不銹鋼(如304、321),有時甚至不如。而對于高溫硝酸,通常采用鈦及鈦合金材料。
醋酸
它是有機酸中腐蝕性最強的物質之一,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閥門或氟塑料閥門。