合理选择阀的材质是一个非常重要的问题。选材一般应根据工艺介质的腐蚀性及温度、压力、气蚀等几个方面而定,同时还要考虑其经济的合理性。
1.阀体材料的选择
阀体在耐压等级,使用温度和耐腐蚀性等方面应不低于对工艺管道的要求。温度450℃以下,低温(-40℃以上),应选择铸钢材料;高温(450℃以上),低温(-60℃以下),应选择GrMo合金钢或不锈钢材料;高压场合(大于16MPa)最好选择锻不锈钢;特殊场合如:超高压、高温高压,强腐蚀可选择其他合金或非金属材料。
2.阀内件材质的选择
阀内件是指与流体接触的可拆卸的阀内零件。包括阀芯、阀座、阀杆导向、衬套、套筒;填料函部件的填料压盖、弹簧、套环、填料底环等。不包括的零件:填料、上阀盖、下阀盖及其连接用密封垫片。阀芯、阀座耐腐蚀材料常用的有普通不锈钢(1Cr18Ni9Ti),耐腐蚀强度要求较高的可采用钼二钛(Cr18Ni12Mo2Ti),在大部分腐蚀介质中均能采用全钛控制阀。另外,史太莱合金是钨铬钴合金,是耐磨性能很强的材料,堆焊于阀芯和阀座的表面上能增强耐磨性。
3.阀盖与填料的选择
(1)阀盖:控制阀的阀盖是阀体的一部分,对于直通单座球形阀来说,其上阀盖尤为重要,阀杆通过阀盖与执行机构相连接并做提升运动,阀盖包容填料函和填料做阀杆密封,还要为执行机构提供安装方法。由此,阀盖涉及控制阀的承压、耐蚀、阀杆/填料函、外泄漏密封等以及适应不同工作介质和工作温度。
针对不同的应用要求,有着不同的阀盖。从结构上看,通常有如下几种:普通型阀盖、散(吸)热型阀盖、波纹管密封型阀盖、深冷型阀盖。见表7-3。
表7-3 各种上阀盖的特点与用途
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(2)填料:控制阀的密封填料由填料函部件和填料组成,是对阀杆运动的动密封,是防止控制阀外泄漏、保证阀杆正常提升以及维持控制阀静态和动态特性不可忽视的部件。在控制阀运行中所有发生的故障统计中,密封填料泄漏故障率较高,甚至造成工艺系统停车或引发环境污染。
填料的选择主要考虑是填料工作温度以及密封效果、摩擦力、使用寿命等。所选用的填料中,应用比较广泛的是聚四氟乙烯(PTFE)和石墨。下面分别分析两种材料的优缺点。
1)聚四氟乙烯填料(PTFE):
优点:摩擦力小,有自润滑作用,耐强腐蚀除熔融碱金属,密封性好。60度V形用于普通阀门,90度V形用于高压阀门。
缺点:耐温差,不能用于200度以上介质。
2)柔性石墨填料:
优点:密封性好,耐腐蚀,耐高低温(-200~+600℃)。
缺点:摩擦力大,不能用于一些强氧化剂(浓硫酸,浓硝酸)。
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