金屬閥門的腐蝕及合成材料閥門的應用

    閥門的腐蝕，通常被理解為閥門金屬材料在化學的或電化學的環境作用下所受到的破壞。由于“腐蝕”現象出現于金屬與周圍環境自發的相互作用當中，因此，怎樣將金屬與周圍環境相隔絕或更多的使用非金屬合成材料，則成為人們普通關注的問題。　　
　　*，金屬的腐蝕破壞對閥門的作用期限，可靠性和使用壽命有相當大的影響。機械和腐蝕的作用因素對金屬的作用大大地增加了接觸表面總的磨損量。閥門在操作過程中，摩擦的表面總的磨損量。閥門在操作過程中，摩擦的表面由于同時的機械作用和金屬與環境進行化學的或電化學的互相作用的結果產生磨損和破壞。對閥門而言，其管道工作氣候條件的復雜；石油、天然氣和油層水等介質中硫化氫、二氧化碳和某些有機酸的出現使其金屬表面的破壞力增大，從而迅速失去工作能力。　　
　　由于金屬的化學腐蝕取決于溫度、磨擦零件的機械負荷、潤滑材料中所含的硫化物及其抗酸的穩定性與介質接觸持續的時間和金屬對氮化過程的催化作用、腐蝕浸蝕性物質的分子對金屬的轉換速度等等。因此，金屬閥門的防腐方法（或措施）及合成材料閥門的應用，便成為目前閥門行業研究的主題之一。
一、 金屬閥門的防腐，可理解為在金屬閥門上涂覆保護其不受腐蝕的條件保護層（如漆、顏料、潤滑材料等等），使閥門無論是在制造、保存、運輸還是在其使用的全部過程中都不受腐蝕。　　
　　金屬閥門防腐的方法決定于所需求的保護期限、運輸和保存條件、閥門構造特點和材料，當然，適應考慮解除防腐的經濟效果。　　
　　金屬閥門及其零部件防腐的方法主要有4種：　　
　　1、將易揮發的腐蝕抑制劑放入蒸汽的大氣中（用阻化紙包裹，吹動抑制空氣通過制品腔室等等）。　　
　　2、利用被阻化的水和酒精溶液。　　
　　3、將防腐（保護）材料薄層涂于閥門及其零部件表面。　　
　　4、將被阻化的薄膜或聚合物的薄層涂于閥門及其零部件表面。　　
　　（注：目前的閥門生產企業，廣泛應用潤滑材料和水阻化溶流來防腐。）　　
　　二、 材料閥門的應用　　
　　合成材料閥門，在許多腐蝕性工況中都優于金屬閥門，首先是抗腐蝕性，其次是凈重，至于其強度，要取決于增強纖維的形狀、排列和數量。（一般來說，纖維的百分比越大，合成材料的強度越大。）在閥門應用中，纖維的重量含量基本范圍為30%-40%，而其化學穩定性主要由在產品中灌封纖維的樹脂本體特性決定。在合成材料閥門中，其固態聚合物本體既可以是熱塑性塑料（如PVC-聚偏氟乙烯、PPS-聚苯硫醚等），也可以是熱固性樹脂（如聚酯、乙烯其及環氧樹脂等）。熱固性樹脂在介溫狀態下保持其強度的性能優于熱塑性塑料，（即熱固性樹脂具有較高的熱變形溫度）。（注：在使用工況中，合成材料的抗熱性能的測定被稱為熱變形溫度。）　　
　　目前，化工流程閥門常用的合成材料為乙烯基環氧樹脂（熱塑料材料），其增強纖維為切碎的玻璃纖維（1/4英寸長）和切碎的石墨纖維（1/4英寸長）。下表就廣泛使用的合成材料的性能與耐腐蝕金屬的性能作一比較。　　
　　玻璃增強型乙烯基 石墨增強型乙烯基 石墨增強型PPS 316SS Hast-C
拉伸強度（Psi） 4000 6000 26000 85000 90000
彎曲強度(Psi) 8000 12000 35000 NA NA
壓縮強度(Psi) 14000 18000 21000 85000 90000
熱變形溫度（°F） 295 7320 520 NA NA
熱膨脹系數（in/in/°F） 15×10-6
15×10-6
13×10-6
6.3×10-6
9.9×10-6
注：NA即不適用的（或無效的）　　
　　從表面分析，玻璃和石墨增強合成材料與金屬相比，其抗拉強度較低，因此，合成材料閥門受應力較大的部位應有較厚的截面并附有加強筋以達到與金屬相同的性能。　　
　　由于合成材料閥門的耐腐蝕性能、高強度和輕重量，使其成為在許多金屬或玻璃纖維增強塑料管道系統腐蝕性工況中，較經濟的可選閥門產品。在化工流程工況中，合成材料閥門的使用前景很好。　　
　　在閥門工業中，有機材料和合成材料的使用，已不是傳統上金屬與非金屬閥門材料的概念。陶瓷（可以把閥門的使用溫度由400℃提高到1200℃以上）、塑料（具有防銹耐蝕的特點）、合成材料（具有耐腐蝕、重量輕、強度高的特點）、記憶合金（利用形狀記憶合金或溫度記憶合金的可逆性和高彈性來制造的閥門）等。新型材料，正在開發出大批具有高性能的閥門新產品。新技術的發展，使各種工程材料應用于閥門制造業已成為可能。