耐化工介質(zhì)腐蝕材質(zhì)選型在腐蝕性介質(zhì)工況下的閥門,防腐蝕就是化工設(shè)備關(guān)鍵的地方,腐蝕就是化工設(shè)備頭痛的危害之一,稍有不慎,輕則損壞設(shè)備,重則造成事故甚至引發(fā)災(zāi)難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),化工設(shè)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(shí)首先要注意選材的科學(xué)性。通常有一種誤區(qū),認(rèn)為不銹鋼是“萬能材料”,不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼閥門,這是一種錯(cuò)誤。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(shè)備,重則造成事故甚至引發(fā)災(zāi)難。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),化工設(shè)備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的,因此在化工設(shè)備選型時(shí)首先要注意選材的科學(xué)性。通常有一種誤區(qū),認(rèn)為不銹鋼是“萬能材料”,不論什么介質(zhì)和環(huán)境條件都捧出不銹鋼,這是不正確的,也是很危險(xiǎn)的。耐化工介質(zhì)腐蝕材質(zhì)選型下面針對一些常用化工介質(zhì)談?wù)勥x材的要點(diǎn): 1.硫酸介質(zhì) 作為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)之一,硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)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(dòng)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(zhì)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,采用襯氟閥是一種更為經(jīng)濟(jì)的選擇,如果有結(jié)晶體,那么選用全襯陶瓷球閥比較理想。 2.鹽酸介質(zhì) 絕大多數(shù)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(shù)非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性,所以內(nèi)襯橡膠泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的選擇,如果介質(zhì)含有有結(jié)晶體或者顆粒物,那么選用全襯陶瓷球閥比較理想。 3.硝酸介質(zhì) 一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不銹鋼是應(yīng)用的耐硝酸材料,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(yōu)于普通不銹鋼(如304、321),有時(shí)甚至不如。而對于高溫硝酸,通常采用鈦及鈦合金材料。 4.醋酸介質(zhì) 它是有機(jī)酸中腐蝕性物質(zhì)之一,普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴(yán)重腐蝕,不銹鋼是優(yōu)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(zhì)等苛刻要求時(shí),可選用高合金不銹鋼或氟塑料閥門。 5.堿(氫氧化鈉) 鋼鐵廣泛應(yīng)用于80℃以下、30%濃度內(nèi)的氫氧化鈉溶液,也有許多石化工廠在100℃、75%以下時(shí)仍采用普通鋼鐵,雖然腐蝕增加,但經(jīng)濟(jì)性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點(diǎn),只要介質(zhì)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(shù)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.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(hù);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。 8.醇類、酮類、酯類、醚類 常見的醇類介質(zhì)有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等,酮類介質(zhì)有丙酮、丁酮等,酯類介質(zhì)有各種甲酯、乙酯等,醚類介質(zhì)有甲醚、丁醚等,它們基本沒有腐蝕性,常用材料均可適用,具體選用時(shí)還應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的屬性和相關(guān)要求做出合理選擇。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(shí)避免出錯(cuò)。
耐化工介質(zhì)腐蝕材質(zhì)選型 是目前化工行業(yè)廣泛使用的一種新型化工泵的總稱,除了泵,耐腐蝕閥門也是十分重要的一種耐腐蝕設(shè)備,但由于體積很小,經(jīng)常被人忽視。閥門經(jīng)常要工作在比較苛刻的工況下,比如酸堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),這種情況下,需要選用耐腐蝕材料。目前市場主流的類型都是襯氟閥門,主要因?yàn)槠淠透g性能強(qiáng),并且密封性也可靠。除了選用耐腐蝕的金屬做閥體及閥內(nèi)件,還可以內(nèi)襯耐腐蝕的非金屬材料如橡膠、聚四氟乙烯等,結(jié)構(gòu)形式則可選擇隔膜閥、管夾閥、襯氟蝶閥或單座閥等。下面就是一些常用的耐腐蝕材料。 1、 聚四氟乙烯PTFE(F4) ①.適用介質(zhì):強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑等。工作溫度:≤180℃ ②.特點(diǎn):具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,有很高的耐熱性、耐寒性;摩擦系數(shù)很低,是*的自潤材料,流動(dòng)性差、熱膨脹大。它的*性能是其它材料所不及的,所以聚四氟乙烯有“塑料王”之稱,是當(dāng)今世界耐腐蝕的材料。 2、 可溶性聚四氟乙烯(PFA) ①.適用介質(zhì):強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑等。工作溫度:≤180℃ ②.特點(diǎn):是類似F46的一種新型含氟樹脂,是為了克服聚四氟乙烯加工成型困難而發(fā)展的一個(gè)新品種,*保持了聚四氟乙烯的優(yōu)良性能。良好的機(jī)械、電絕緣性能,突出的耐熱性和低摩擦系數(shù),難燃、低煙、耐大氣性好。優(yōu)點(diǎn)是比較容易成型加工。 3、聚全氟乙丙烯FEP(F46) ①.適用介質(zhì):任何有機(jī)溶劑或試劑,稀或無機(jī)酸、醇、酮、芳烴、氯化烴等。工作溫度:≤180℃ ②.特點(diǎn):力學(xué)、電性能和化學(xué)穩(wěn)定性基本與F4相同,但突出優(yōu)點(diǎn)是沖擊韌性高,即使帶缺口的試樣也沖不斷,有*的耐候性和輻射性,易于成型加工。是為了克服聚四氟乙烯成型加工困難而發(fā)展的一種含氟樹脂,除使用溫度低于F4外,其它都保持了聚四氟乙烯的優(yōu)良性能。 4、 聚三氟氯乙烯PCTFE(F3) ①.適用介質(zhì):各種有機(jī)溶劑、無機(jī)腐蝕液(氧化性酸類)。工作溫度:≤120℃ ②.特點(diǎn):耐熱性、電性能和化學(xué)穩(wěn)定性僅次于F4,機(jī)械強(qiáng)度、抗蠕變性能、硬度比F4好。 還有許多其它介質(zhì)不能在此一一介紹,總之在選材時(shí)切不可隨意和盲目,應(yīng)多查閱相關(guān)資料或借鑒成熟經(jīng)驗(yàn)。
耐化工介質(zhì)腐蝕材質(zhì)選型 閥門的類型很多種,在工業(yè)生產(chǎn)中使用的閥門通常具有防腐性,液體腐蝕是材料在各種環(huán)境的作用下發(fā)生的破壞和變質(zhì)。金屬的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕和點(diǎn)化學(xué)腐蝕引起的,非金屬材料的腐蝕一般是直接的化學(xué)和物理作用引起的破壞。腐蝕是引起閥門損壞的重要因素之一,因此,在閥門使用中,防腐保護(hù)是首先考慮的問題。 金屬閥門腐蝕有兩種形態(tài),即均勻腐蝕和局部腐蝕。均勻腐蝕的速度可用年平均腐蝕率來評價(jià)。金屬材料,石墨、玻璃、陶瓷和混凝土,按腐蝕率大小分4個(gè)等級:腐蝕速度小于0.05mm/a的為優(yōu)良;腐蝕速度在0.05~0.5mm/a的為良好;腐蝕速度在 0.5~1.5mm/a的尚可使用;腐蝕速度大于1.5mm/a的為不適用,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。 1、均勻腐蝕 均勻腐蝕是在金屬的全部表面上進(jìn)行。如不銹鋼、鋁、鈦等在氧化環(huán)境中產(chǎn)生的一層保護(hù)膜,膜下金屬狀態(tài)腐蝕均勻。還有一種現(xiàn)象,金屬表面腐蝕剝落,這種腐蝕危險(xiǎn)的。 2、非金屬腐蝕 非金屬腐蝕與金屬腐蝕大小一樣,絕大多數(shù)非金屬材料是非電導(dǎo)體,一般不會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,而是純粹的化學(xué)或物理作用的腐蝕,這是與金屬腐蝕的主要區(qū)別。非金屬腐蝕不一定失重而往往是增重,對金屬腐蝕來說失重是主要的,非金屬腐蝕,許多是物理作用引起的,而金屬腐蝕物理作用極少見;非金屬內(nèi)部腐蝕為常見現(xiàn)象,而金屬腐蝕則以表面腐蝕為主。 金屬材料與介質(zhì)接觸后,溶液或氣體會逐漸擴(kuò)散到材料的內(nèi)部,使非金屬發(fā)生一系列腐蝕變化,根據(jù)非金屬材料的種類和品種的不同,其腐蝕的形態(tài)各有不同。腐蝕的形態(tài)有溶解、溶脹、氣泡、軟化、會有分解、變色、變質(zhì)、老化、硬化、斷裂等現(xiàn)象出現(xiàn)。但是,從全面觀點(diǎn)來看,非金屬腐蝕性能大大地優(yōu)于金屬材料,而非金屬材料的強(qiáng)度,耐溫性能卻低于金屬材料。 3、局部腐蝕 局部腐蝕發(fā)生在金屬的局部位置上,它的形態(tài)有孔蝕、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。 耐化工介質(zhì)腐蝕材質(zhì)選型 點(diǎn)蝕通常發(fā)生在鈍化膜或保護(hù)膜的金屬上,是由于金屬表面存在缺陷,溶液中能破壞鈍化膜的活性離子,使鈍化膜局部破壞,伸入金屬內(nèi)部,成為蝕孔,它是金屬破壞性和隱患大的腐蝕形態(tài)之一。 縫隙腐蝕發(fā)生在焊、鉚、墊片或沉淀物下面等環(huán)境,它是孔蝕的一種特殊形態(tài)。防止方法是消除縫隙。 脫層腐蝕發(fā)生在層狀結(jié)構(gòu)中,腐蝕先垂直向內(nèi)發(fā)展,后腐蝕表面平行的物質(zhì),在腐蝕物的脹力下,使表面呈層狀剝落。 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。 腐蝕是化學(xué)反映中產(chǎn)生的氫原子擴(kuò)散到金屬內(nèi)部引起的破壞,其形態(tài)有氫鼓泡、氫脆和氫蝕。 強(qiáng)鋼和含有非金屬的鋼易容易發(fā)生氫鼓泡。石油中含有硫化物、氫化物時(shí)容易產(chǎn)生氫鼓泡。采用無空穴的鎮(zhèn)靜鋼代替有空穴的沸騰鋼,取用橡膠和塑料保護(hù),加緩蝕劑等可防止鼓泡。 強(qiáng)鋼中晶格高度變性,氫原子進(jìn)入后,4晶格應(yīng)變更大,引起金融脆化。應(yīng)選用含鎳和鉛的合金鋼,避免選用氫脆性大的高強(qiáng)鋼, 焊接、電鍍、酸洗中避免或減少氫脆現(xiàn)象。高溫、高壓下氫進(jìn)入金屬內(nèi),與一種組合會元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而破壞,稱為氫蝕。奧氏體不銹鋼*耐高溫氫蝕。 腐蝕疲勞發(fā)生在交變應(yīng)力腐蝕的共同作用的部位,使金屬破裂??蛇M(jìn)行熱處理消除或減少應(yīng)力,表面噴丸處理以及電鍍鋅、鉻、鎳等,但要注意鍍層不可有拉應(yīng)力和氫擴(kuò)散現(xiàn)象。
選擇性腐蝕發(fā)生在不同成分和雜質(zhì)的材料中,在一定環(huán)境中,有一部分元素被腐蝕浸出,剩下未腐蝕的元素呈海綿狀。常見有黃銅脫鋅、銅合金脫鋁、鑄鐵石墨化等。 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。
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