HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型

【資料簡介】

HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型

自力式調節閥是一種無需外來能源，依靠被測介質自身壓力或溫度或流量變化，按預先設定值，進行自動調節的控制裝置，是一種節能型儀表。它集控制、執行諸多功能于一身。自成1個獨立的儀表控制系統。集變送器、控制器及執行機構的功能于一體。不同于一般含義上的控制閥。具有優良抗還原性酸介質。特別是在高溫氟化氫氣體和氫氟酸溶液中有優良的耐蝕性，耐任何濃度氫氟酸溶液的腐蝕。主要應用于高溫氟化氫氣體和氫氟酸溶液工況。

     本文僅就自力式壓力調節閥的原理、結構特性及工程應用經驗進行論述。
      1 自力式壓力調節閥分類及工作原理
      1.1 自力式壓力調節閥的分類
     1）按閥后、閥前控制分為兩類：自力式閥后（減壓）控制閥；自力式閥前（泄壓）控制閥。
     2）按是否帶指揮器分為兩大類：直接作用型自力式調節閥，如圖1所示；指揮器操作型自力式調節閥，如圖2所示。

      1.2 HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型工作原理
     1）自力式閥后壓力調節的工作原理見圖3所示。閥前壓力P1經過閥芯、閥座的節流后，變為閥后壓力P2。P2經過管線輸入上膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置。這時，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P2降低，直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P2降為設定值。同理，當P2降低時。作用方向與上述相反，這就是閥后壓力調節的工作原理。
     2）前壓力調節的工作原理同閥后壓力調節的工作原理（見圖4），應注意閥芯反裝。
     1.3 自力式壓力調節閥與控制閥的區別
     這兩類產品的區別，主要在于控制閥既需要外界能源（如電源或氣源）做驅動能，又需要接受外來控制儀表信號才能改變閥內截流件相對位置，從而實現改變流體流量。而自力式壓力調節閥則既不需外來能源，又不需要接受外來控制儀表信號，僅靠被調介質的壓力信號，便可實現壓力調節。兩者區別可見圖5。

     2 自力式壓力調節閥的特點
     由于自力式壓力調節閥沒有外來驅動能源。因此該產品的操作力較小，它具有如下特點。
     1）平衡式閥芯結構，如平衡型單座。雙閥芯平衡型，套筒平衡型等。
     2）快開流量特性，其閥芯為平板型。
     3）公稱通徑與閥體特征：DN20~100mm（或125）。閥上設有波紋管，閥芯為單座（有的廠家產品DN20mm的沒波紋管，閥芯也為單座）；公稱通徑大于100mm時。閥上蓋內不設波紋管，閥芯為雙閥芯或套筒結構。
     4）執行機構種類：設定值≤時，選薄膜式執行機構；設定值>時，選氣缸式執行機構。

     3HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型 安裝方式
     3.1 直管段的設置
     自力式壓力調節閥前、后應盡量保持一定的直管段（一般為6D（管徑）左右）。閥前取壓點距閥的距離應大于2D；閥后取壓應大于6D。閥前、后還應裝有壓力表，壓力表應靠近取壓點，以便使設定值與取壓值真實一致。
     3.2 旁路系統的設置
     為保證檢修及出故障時生產能繼續運行，設置旁路系統，如圖6所示。
     3.3 過濾器的設置
     該系統中的過濾器在工藝介質干凈、沒雜質的情況下，可以省略。
     當介質中有雜質或用帶指揮器的自力式壓力調節閥時應裝過濾器，以防阻塞引壓管路或指揮器、卡死氣缸執行機構及閥芯等。

     注：圖中虛線所示的取壓法不提倡
     若限于管路安裝空間或經費，可將過濾網裝在閥前的截止閥上游處。取代過濾器。
     3.4 安裝方式與介質、溫度的關系
     1）自力式壓力調節閥安裝方式原則上宜采用，氣體介質正立安裝（執行機構在上、閥體在下），液體與蒸汽介質倒裝。
     2）氣體介質溫度高于70℃低于140℃、液體介質溫度高于140℃時，自力式壓力調節閥除采用倒裝外，還應在引壓管路上加裝隔離罐，并應在引壓管路、隔離罐、膜頭處注滿冷媒，以防膜片受高溫老化。
     3）氣體介質溫度高于70℃低于140℃時.若仍采用正立安裝，應在設計文件（設備表）中注明采用高溫膜片（如乙丙橡膠膜片、硅橡膠膜片等），否則會造成普通膜片老化。

     4 HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型應用及注意事項
     4.1 適用場所的應用及注意事項
     自力式壓力調節閥主要適用于沒有腐蝕性且黏度低的液體、氣體、蒸汽（溫度可達300~350℃）等介質的壓力控制。如輕質油品、水、水蒸汽、空氣等。在設計條件提供與閥門選用時應注意以下情況。
     1）所提閥前、閥后壓力及設定值條件應接近實際工藝條件。
     自力式壓力調節閥對所提工藝條件的要求較一般控制閥要嚴謹。工藝參數確定后，不允許有較大范圍的更改。由于該類產品所允許的設定值調整范圍較小。一般直接作用型調節閥其設定值允許偏差為±8%、帶指揮器操作型調節閥其設定值允許偏差±4%左右。若超出設定彈簧的允許調壓值，為達到原設定值要求，則必須通過更換設定彈簧的辦法才可實現，這需送回生產廠才能完成。
     2）選用允許壓差時，應注意到該產品的允許壓差值小的特點。這是由于該產品輸出力小及波紋管內外允許壓差小，導致允許壓差較普通控制閥小，且無法像普通控制閥可通過提高供氣壓力來增大壓差。特別在小口徑時兩者壓差相差更大。如表1所列。

      表1 允許壓差比較表

DN/mm	15	20	25	40	50
Δp（直接作用型壓力調節閥）/MPa	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6
Δp（ZJHP精小型單座調節閥）/MPa		6.4	6.4	6.4

  注：Δp為允許差壓。
     3）因該產品調節精度為±5%及流量特性為快開特性所致，因此只適用無外來能源和調節品質要求不高的場合。
     4）該產品不宜在往復泵出口壓力—流量調節方案中使用。該方案是旁路調節法（見圖7）常見方法之一。在該方案選型時，應注意其壓力控制回路不宜“采用直接作用式（自力式）壓力調節閥”。
     這是因為為確保自力式壓力調節閥正常工作，該產品要求工藝參數確定后，不允許有較大范圍的變動。若用于往復泵時，由于往復泵輸出流量是周期性脈動，造成該閥在設定值附近處于周期性脈動，因而達不到穩定壓力的作用，使整個控制系統無法正常工作。
     以上分析可知，自力式閥前控制閥用于往復泵出口做泄壓控制是可行的方案。即該閥在設定值附近處于周期性脈動，使泵出口壓力不超出設定壓力值。該方案已在上海煉油廠罐裝站應用多年。
     4.2 特殊介質中的應用及注意事項
     4.2.1 黏度較高的介質中的應用
     從自力式壓力調節閥的原理和結構特點可知。該產品能否應用在黏度較高的介質場合，就需從下述兩方面綜合考慮。
     1）被調介質黏度對執行機構—引壓管、指揮器、膜片的影響。為避免這方面的影響，可采取在引壓管上加裝隔離罐，注滿隔離液，以使黏稠介質不堵塞引壓管和進入到執行機構內，影響被調介質作用力的傳送。
     2）被調介質黏度對閥內件及平衡元件—波紋管的影響。
     這是由于被調介質流過閥內件時，將被引入平衡壓力元件—波紋管內與外，黏度過高將使其無法起到壓力平衡作用。若介質在停工后易凝固也將使波紋管無法在開工后正常工作。
     上述分析，歸根結底是介質黏度值的界定問題。目前，國內制造廠的產品樣本未見值。國外已有廠家，在油和液體情況下，允許使用的介質運動黏度為600mPa•S；Samson允許的介質黏度為100mPa•s（密度0.8）。
     只有當上述兩要求均滿足時，才能使用。這已有很多實例證明。如上海中泰自動化儀表廠生產的該類產品，已在。

     4.2.2 高黏度的介質不宜使用
     4.2.3 不允許泄漏的氣體介質中的應用
     不允許泄漏的氣體介質使用時，出于安全原因及避免貴重氣體浪費因素，應考慮下述兩點。
     1）填料函及其他連接處的密封性能達到標準。
     該產品應符合國家標準GB/T4123-92要求無滲漏現象，這一點同一般控制閥要求一樣。
     2）氣動執行機構的氣室密封性要求要確保無滲漏。
     該產品要求比GB/T4123-92規定高，不允許滲漏。因為GB/T4123-92標準對氣室的密封性規定：“氣動執行機構的氣室應保證氣密性。在額定氣源壓力下，5min內薄膜氣室內的壓力下降不得大于；”
     國內該類產品鑒于沒統一的產品標準，有不少產品對該項要求不嚴或沒考慮此種氣體介質使用要求，僅參照GB/T4123-92生產，這對安全生產或節約貴重原料造成不利。因此該產品不適宜用于液化氣減壓，若要采用，需要與制造廠詳細討論。
     4.2.4 使用在腐蝕性介質場合應慎重對待
     該產品使用在腐蝕性介質場合，與使用在黏度較高的場合一樣，需要從介質對執行機構和調節機構兩大部件耐腐蝕性進行雙重考慮，只有兩者均滿足時才可使用。由此可見，它比控制閥要求更復雜，使用面更狹窄。
     為便于設計人員在腐蝕性介質場合的選用，現將執行機構與調節機構抗腐材料現狀列于表2，供參考。
     以波紋管平衡型閥為例，由于目前國內波紋管的防腐蝕材料只能做到304和316。僅從調節機構上選，它將無法使用在氯氣、次氯酸鈉、液氯、鉻酸、鹽酸、硫酸、氯化鋅等介質。增大了使用局限性。
     在這種介質中使用時，快捷的辦法是，設計和制造單位根據工藝條件和要求及制造水平共同確認能否使用。
     自力式壓力調節閥的計算同控制閥，不再贅述。Hastelloy C-22合金是QUAN能的鎳鉻鉬鎢合金，比其他的現有的鎳鉻鉬合金擁有更好的總體抗腐蝕性能，包Hastelloy C-276、C4合金以及625合金。Hastelloy C-22合金有很好的抗點蝕，縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂能力。它具有優異的抗氧化水介質能力，包括濕氯，硝酸或者含有氯化物離子的氧化性酸的混合酸。同時，Hastelloy C-22合金也有理想的的抵抗過程中遭遇的還原性和氧化性環境的能力。依靠這種WAN能的性能，它能在一些令人頭疼的環境中使用，或者在多種生產目的工廠中應用。Hastelloy C-22合金對各種化工環境有著異常的抵御能力，包括強氧化性物質，比如氯化鐵、氯化銅、氯、熱污染溶液（有機的無機的），甲酸、乙酸、醋酸酐、海水和鹽溶液等。Hastelloy C-22合金在焊接熱影響區有抵抗晶界沉淀形成的能力，這樣使它在焊接狀態下也能適應很多種化工過程的應用。

HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型 耐腐蝕性:

哈氏合金、C-22、INCONEL Alloy C-22、HC-22、Hastelloy C-22、UNS N06022、W.-Nr. 2.4602、ATI C-22、Nicrofer 5621 hMoW-Alloy C-22、NAS NW22、NS338、inconel622

Hastelloy C-22執行標準：

ASTM B575/ASME SB-575、ASTM B574/ASME SB-574、ASTM B622/ASME SB-622、ASTM B619/ASME SB-619、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B564/ASME SB-564 

     HastelloyC哈式合金自力式調節閥設計選型表2執行機構與調節機構抗腐蝕材料 

上、下膜蓋	碳鋼，304，316，蒙乃爾合金，哈氏合金
汽缸	碳鋼，304，316，蒙乃爾合金，哈氏合金
膜片	氟橡膠，聚四氟乙烯（1）
閥體	碳鋼，304，316，蒙乃爾合金，哈氏合金
閥內件	碳鋼，304，316，蒙乃爾合金，哈氏合金
波紋管	304，316（2）

     注：1）膜片抗腐蝕性請見上海中泰自動化儀表廠編寫的常用氣動薄膜執行機構的膜片特性及適用范圍表；
          2）金屬材料的抗腐蝕性見美國儀表學會提供的抗腐蝕性材料表。

     自力式調節閥有自力式壓力（微壓）調節閥、自力式（壓差）流量調節閥、自力式溫度調節閥等幾類。Hastelloy C-22合金適用于各種含有氧化和還原性介質的化學流程工業。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕，鎢元素也進一步提高了其耐腐蝕性。Hastelloy C-22是僅有的幾種能夠耐潮濕氯氣、次氯酸鹽以及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一，該合金對高濃度的氯化鹽溶液具有顯著的耐腐蝕性（如氯化鐵和氯化銅）。 自力式壓力調節閥是其家族成員之一，由于它無需外來能源，產品結構簡單，使用方便，維護工作量少等優點，特別適用于城市供熱、供曖及沒有供電、供氣又需控制的場合。據德國報道，城市供熱、供暖系統采用該產品，熱效率比以前提高30%~40%。節能。