閥門用特種材料波紋管的材料要求

2009-07-23 張文良沈陽儀表科學(xué)研究院

　　在金屬波紋管閥門中,金屬波紋管組件在閥桿與閥體內(nèi)的工藝流體之間提供了可軸向移動(dòng)的金屬殼體,形成動(dòng)密封。波紋管在承受閥桿的壓縮與拉伸的同時(shí)承受介質(zhì)的壓力、溫度和腐蝕,確保閥門在壽命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)零泄漏。隨著波紋管在閥門行業(yè)的普遍應(yīng)用,對波紋管的技術(shù)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(fā)展。

閥門用波紋管材料基本要求

　　適于生產(chǎn)波紋管的材料必須具有良好的塑性、高的彈性極限、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,良好的焊接性能,穩(wěn)定的彈性性能。奧氏體不銹鋼因具有這些性能特點(diǎn),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(jí)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(chǎn)廠家一般不單純增加壁厚,而是通過增加層數(shù)的方法提高產(chǎn)品耐壓力,同時(shí)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(shù)1～6層。該壓力等級(jí)下的波紋管具有一定通用性,已形成系列產(chǎn)品。當(dāng)壓力達(dá)到25MPa(1500lb)以上時(shí),要根據(jù)閥門口徑和工作溫度選擇合適的材料,由波紋管專業(yè)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

耐腐蝕

　　非金屬材料耐腐蝕性能優(yōu)良,襯氟塑防腐閥門應(yīng)用廣泛,四氟波紋管閥門也有一定的應(yīng)用領(lǐng)域。但因非金屬材料強(qiáng)度和耐熱性都較低,一般使用溫度不超過150℃, 應(yīng)用范圍受到限制。以304、316L為代表的奧氏體不銹鋼可以應(yīng)對腐蝕性較弱的工況,但要對抗例如氯堿行業(yè)的濕氯腐蝕以及其他苛刻腐蝕性工況時(shí),必須采用耐腐蝕性能優(yōu)良的耐腐蝕合金材料。耐蝕合金的耐點(diǎn)蝕以及縫隙腐蝕的能力常用耐點(diǎn)腐當(dāng)量( PRE)值表征, PRE值根據(jù)式(1)計(jì)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(diǎn)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(jī)械性能與抗點(diǎn)蝕當(dāng)量