閥門用特種材料波紋管的材料要求
在金屬波紋管閥門中,金屬波紋管組件在閥桿與閥體內的工藝流體之間提供了可軸向移動的金屬殼體,形成動密封。波紋管在承受閥桿的壓縮與拉伸的同時承受介質的壓力、溫度和腐蝕,確保閥門在壽命周期內實現零泄漏。隨著波紋管在閥門行業的普遍應用,對波紋管的技術要求也不斷提高。閥門用金屬波紋管不斷向耐高壓、耐高溫、耐腐蝕和長壽命方向發展。
閥門用波紋管材料基本要求
適于生產波紋管的材料必須具有良好的塑性、高的彈性極限、抗拉強度和疲勞強度,良好的焊接性能,穩定的彈性性能。奧氏體不銹鋼因具有這些性能特點,被廣泛用于制造波紋管。
耐高壓
耐壓是對閥門及波紋管的基本要求,但隨著閥門壓力等級的升高,波紋管壁厚增加和剛度加大,給閥門開啟及波紋管制造都增加了難度。波紋管生產廠家一般不單純增加壁厚,而是通過增加層數的方法提高產品耐壓力,同時降低了波紋管的軸向剛度,減小閥門開啟力。公稱壓力15MPa(900 lb)以下的奧氏體不銹鋼材料波紋管壁厚范圍一般為0.1～0.3mm,層數1～6層。該壓力等級下的波紋管具有一定通用性,已形成系列產品。當壓力達到25MPa(1500lb)以上時,要根據閥門口徑和工作溫度選擇合適的材料,由波紋管專業生產廠家設計生產。
耐腐蝕
非金屬材料耐腐蝕性能優良,襯氟塑防腐閥門應用廣泛,四氟波紋管閥門也有一定的應用領域。但因非金屬材料強度和耐熱性都較低,一般使用溫度不超過150℃, 應用范圍受到限制。以304、316L為代表的奧氏體不銹鋼可以應對腐蝕性較弱的工況,但要對抗例如氯堿行業的濕氯腐蝕以及其他苛刻腐蝕性工況時,必須采用耐腐蝕性能優良的耐腐蝕合金材料。耐蝕合金的耐點蝕以及縫隙腐蝕的能力常用耐點腐當量( PRE)值表征, PRE值根據式(1)計算。
PRE = %Cr + 3.3 ×%Mo + 16 ×%N (1)
PRE值越高,合金的臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)和臨界點蝕溫度(CPT)越高。從表1可以看到,幾種耐蝕合金的PRE值較304和316L的PRE值高很多。
表1 材料的機械性能與抗點蝕當量
耐高溫
工作溫度高于450℃的閥門稱為高溫閥門。奧氏體不銹鋼的推薦工作溫度最高為400℃, 所以高溫閥門必須選用耐高溫合金材料。
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