耐高溫腐蝕自力式調節閥材質選擇

                                 上海申弘閥門有限公司

之前介紹化工裝置調節閥故障維護，現在介紹耐高溫腐蝕自力式調節閥材質該高溫硝酸自力式調節閥依靠流經閥內介質自身的壓力、溫度作為能源驅動閥門自動工作，不需要外接電源和二次儀表。又稱自力式控制閥。硝酸大體以其共沸濃度為分界線,低于68%成為稀硝酸,高于68%稱為濃硝酸,兩者腐蝕機理不同,耐蝕材料各異.高溫硝酸自力式調節閥無需外加能源，能在無電無氣的場所工作，既方便又節約了能源。壓力分段范圍細且互相交叉，調節精度高。壓力設定值在運行期間可連續設定。對閥后壓力調節，閥前壓力與閥后壓力之比可為10：1～10：8。橡膠膜片式檢測，執行機構測精度高、動作靈敏。采用壓力平衡機構，使調節閥反應靈敏、控制。 硝酸是強酸,又是強氧化劑,這主要由于HNO3分子分解放出了[O]和HNO3分子在溶液中電離出的H+,它們都能得到電子的緣故,而HNO3分子的氧化性強弱則決定于放出[O]的速率.濃硝酸中HNO3分子數目多,放出[O]的速率大,則氧化性強;稀硝酸在加熱后也提高了放[O]速率,同樣增強了氧化性;而硝酸鹽在溶液中不分解放出[O],也不電離出H+,所以硝酸鹽溶液沒有氧化性[1].

    1、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質硝酸與不活潑金屬的反應機理

    以硝酸與銅反應為例.銅與濃硝酸在加熱或通入NO2時反應才能迅速發生,主要放出NO2氣體;而銅與熱的稀硝酸反應主要放出NO氣體.

    耐高溫腐蝕自力式調節閥材質在硝酸與銅的反應中,不論硝酸的濃度如何,首先都是發生了硝酸分子的分解反應,放出了新生態的氧原子[O].由于新生態的氧原子的氧化能力*,它很容易將銅氧化成CuO,CuO又立即與過量的HNO3反應生成Cu(NO3)2,在A反應中生成的HNO2由于不穩定,特別是在酸性或加熱條件下更是如此,又會迅速分解生成NO.

    稀硝酸中由于HNO3分子的濃度很低,當生成的NO在溶液中達到飽和后大部分能從溶液中逸出來,而在濃硝酸中,生成的NO既可與新生態的氧原子作用生成NO2,又可與大量存在的HNO3分子作用而生成NO2,NO2在溶液中達到飽和后也逸放出來.因此硝酸濃度越高,生成NO2的可能性越大,放出NO的機會就越小.

    2、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質硝酸與活潑金屬的反應機理

    硝酸與活潑金屬反應時,濃HNO3溶液中電離出的大量H+,及稀硝酸中較多的H2或原子態[H]都具有較強的氧化作用,會連續的將HNO3分子中氧化態的N元素還原成一系列的低價氧化物.

    耐高溫腐蝕自力式調節閥材質耐硝酸腐蝕的材料有哪些？

    一般金屬在硝酸中都會被迅速腐蝕破壞,能夠有效地抵抗硝酸的材料只有不銹鋼、高硅鐵、鋁、高合金不銹鋼、鎳鉻合金、鎳鉬鉻合金、鉭、鈦、金、鉑等.工業上應用較多的金屬只有不銹鋼、鋁、高硅鐵等少數幾種,其余鋼種因為價格昂貴,應用較少.

 
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耐高溫腐蝕自力式調節閥材質耐蝕不銹鋼零件

    1、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質不銹鋼

    各種牌號的鉻和鉻鎳不銹鋼對硝酸都有優良的耐蝕性.對70%以下的稀硝酸,適用溫度可到沸點上下.濃度更高的酸,常溫下還是適用,但超過50℃則腐蝕很快,特別是90~99%的高濃酸,一般不銹鋼只用于常溫的濃硝酸.

    盡管不銹鋼在硝酸中的耐蝕性較好,但并不代表不發生腐蝕,只是平均腐蝕速率很低,而且仍然存在晶間腐蝕的危險.當普通的鉻鋼或鉻鎳鋼在500~900℃之間加熱,或在較低溫度長時間加熱,晶粒邊緣的鉻和碳將結合成碳化物,從固溶體中析出,造成晶界貧鉻,貧鉻區抵抗硝酸腐蝕的能力大大降低,zui終引起晶間腐蝕,使強度下降.不銹鋼設備的焊縫附近、熱影響區和其他經常受熱的部件是zui容易產生晶間腐蝕的區域,zui簡單的方式是采用含鈦或鈮的鉻鎳不銹鋼,條件允許時還可采用固溶淬火的熱處理方法.

   耐高溫腐蝕自力式調節閥材質 各類不銹鋼如何選擇,除了根據當時的使用工況考慮外,通常根據材料本身的組成決定,在稀硝酸中,不銹鋼的主要鈍化元素是鉻,并隨其含量的提高,耐蝕性明顯改善,在濃硝酸中,主要鈍化元素已不再是鉻而是硅,并隨著氧化性的提高必須相應提高鋼中硅元素的含量.

    耐高溫腐蝕自力式調節閥材質硝酸級不銹鋼主要指C≤0.015%,Si≤0.10%,Mo≤0.2%的00Cr19Ni11和C≤0.00%,Si≤0.20%,Mo≤0.2%的00Cr25Ni20,在≤65%的稀硝酸中,他們不僅耐敏化態晶間腐蝕的性能顯著提高,而且耐一般腐蝕的性能也有顯著改善.隨硝酸濃度的增加,特別是當濃度在共沸濃度68.4%以上時,一般18-8型不銹鋼已不能滿足要求,當濃度≤85%時,通常可選用Cr25Ni20型不銹鋼,但濃度再高,由于硝酸的過氧化作用和僅含Cr的不銹鋼本身的過鈍化,18-8鋼和Cr25Ni20型不銹鋼均會受到嚴重腐蝕.因此高硅的Cr-Ni不銹鋼(如00Cr14Ni14Si4、00Cr20Ni24Si4Ti、1Cr17Ni11Si4A1Ti等)常用于溫度≤80℃以下的濃硝酸和發煙硝酸中,若溫度再高,則需要選含Si量達6%的不銹鋼,如00Cr17Ni17Si6.另外,由于鉬元素容易過鈍化,不能形成完整、致密的鈍化膜,局部腐蝕嚴重[3],因此,含鉬的不銹鋼(如316)對硝酸的耐蝕性不僅不優于普通不銹鋼,有時還差些.

   耐高溫腐蝕自力式調節閥材質 C4鋼(00Cr14Ni14Si4)是一種高硅超低碳理想型耐硝酸奧氏體不銹鋼,宜在中、低溫(≤50℃)、硝酸濃度≥98%的濃硝酸中使用.與高純鋁、高硅鐵及普通不銹鋼相比,具有以下特點:

    (1)焊后無刀口腐蝕,且具有較好的抗小孔腐蝕能力和優良的抗應力腐蝕能力;

    (2)C4鋼塑韌性好,增加了安全可靠性,避免了工業純鈦在發煙硝酸中發火、爆炸的危險;

    (3)C4鋼遠勝于高純鋁的耐腐蝕性能,且具有高硅鐵無法與之比擬的機械性能,其焊接接頭具有與母材相當的機械性能和耐腐蝕性.

    近年來,我國也在硝酸生產用特殊不銹鋼鋼方面做了努力探索.在"全國濃硝酸協作組"努力下,以C系列鋼為基礎,已初步形成KY系列鋼,如耐稀硝酸的不銹鋼KY701(00Cr19Ni13)和KY703(00Cr25Ni20Nb)、兼耐濃稀硝酸的奧氏體不銹鋼KY704(00Cr16Ni14Si4)和KY706(00Cr19Ni21Si5),其中KY704、KY795已經分別制成濃硝酸的核心設備濃縮塔和濃硝冷凝管線,并用于實際生產.

    2、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質鋁和鋁合金

    鋁和鋁合金在硝酸中的行為與鋼在硫酸中的行為類似,都不耐稀酸,但是耐濃酸.

    鋁在80% 以下的稀硝酸中迅速腐蝕,在80% 以上的濃硝酸和發煙硝酸中,常溫下有良好的耐蝕性.在較稀的酸中,不銹鋼優于鋁,在稍高于室溫的濃酸中,鋁優于不銹鋼[5].鋁在室溫濃酸中的腐蝕速率小于0.1mm/年.

    鋁和鋁合金在中等濃度的硝酸中腐蝕zui嚴重,硝酸濃度為20~30%時,腐蝕速率zui大值(3~4mm/年).0.5%以下的稀酸對鋁和鋁合金(除鋁鎂合金外)腐蝕很輕微.

    3、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質高硅鐵

    高硅鐵耐一切濃度和溫度達沸點的硝酸和發煙硝酸,隨著溫度的升高,耐蝕性變化也很小.45%以上的濃酸,溫度到沸點,它的腐蝕速率幾乎為零[6].稀酸對它有微小的腐蝕,因為不銹鋼不耐熱而濃的硝酸,因而在高溫、高濃度和存在腐蝕磨損的嚴酷條件下,大量使用高硅鐵的設備,如泵、閥、管和管件、冷凝器等.另外,它的價格比不銹鋼和其他耐硝酸材料都低得多,這也是其優點之一.

    4、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質鎳及鎳基合金

    鎳、鎳銅合金、鎳鉬合金與銅相似,除了極稀的硝酸以外,在一切濃度的硝酸中都腐蝕嚴重.鎳鉻鐵合金(Inconel系列)和鎳鉻鐵鉬合金(哈氏合金C、F)含有較多的鎳,所以具有較好的耐硝酸性能.Inconel系列特別適用于室溫下20~60%和低于3%的硝酸,也適用于常溫下的發煙硝酸[7-8].哈氏合金C耐一切濃度的硝酸,但價格太高,用途有限.

    5、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質鈦及鈦合金

    鈦及鈦合金對一切濃度的硝酸有良好的耐蝕性,適用溫度可達沸點以上,如對10~20%的硝酸能耐至200℃,30~100%的硝酸能耐至150℃,在180℃、65%酸中腐蝕速率<0.15mm/年.

    鈦對紅發煙硝酸的耐蝕性非常好,后者是用作火箭和宇宙飛船燃料系統的氧化劑,但是鈦在干燥的紅發煙硝酸中有自然傾向,會引起爆炸,當酸中水含量低于1.5%,NO2含量高于2.5%時,一般不宜使用鈦[9-10].另外,在白發煙硝酸中也不宜使用鈦.

    6、耐高溫腐蝕自力式調節閥材質鋯及鋯合金

    鋯及高合金對70%以下的稀酸可耐至260℃,對80~100%的濃酸,也可耐至100℃,同樣也耐發煙硝酸[11],但鋯及鋯合金的價格比鈦更高,限制了它的用途.

    硝酸腐蝕防護很重要！

    (1)在硝酸生產和使用過程中,材料腐蝕問題十分突出,直接影響裝置的安全運行.因此,耐蝕材料的合理選擇和正確使用非常重要.

    (2)耐蝕材料的選擇要根據使用工況(溫度、濃度)和材料性能綜合考慮.

高溫硝酸自力式調節閥

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥耐高溫腐蝕自力式調節閥材質主要技術參數

公稱通徑：DN15～250mm
公稱壓力：PN1.6、2.5、4.0、6.4MPa
法蘭標準：ANSI、JIS、DIN、GB、JB (特殊可按用戶提供)
連接形式：法蘭(FF RF RTJ)、焊接(SW BW)、螺紋(適用于1″以內)
閥蓋形式：標準型-17～+450℃
壓蓋型式：螺栓壓緊式
密封填料：V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料
閥芯形式：單座、套筒型閥芯
流量特性：線性
有效面積（cm）：32※ 80 250 630
壓力設定范圍（MPa）：0.8～1.6 0.1～0.6 0.015～0.15 0.005～0.035 0.3～1.2 0.05～0.3 0.01～0.07
保證壓力閥正常工作的zui小壓差△Pmin（MPa） ：≥0.05 ≥0.04 ≥0.01 ≥0.005
允許上下膜室之間zui大壓差（MPa）：2.0 1.25 0.4 0.15
材料 膜蓋：鋼板鍍鋅； 膜片：EPDM或FKM夾纖維
控制管線、接頭 銅管或鋼管10×1； 卡套式接頭：R1/4"
注：※該有效面積所對應的壓力設定范圍不適用于DN150-250。

耐高溫腐蝕自力式調節閥材質安裝重點

1、閥在氣體或低粘度液體介質中使用時，通常ZZY型自力式壓力調節閥為直立安裝在水平管上，當位置空間不允許時才倒裝或斜裝。
2、為便于現場維修及操作，調壓閥四周應留有適當空間。
3、當介質為潔凈氣體或液體時，閥前過濾器可不安裝。
4、調壓閥通徑過大(DN≥100 時)，應有固定支架當確認介質很潔凈時，件3可不安裝。
5、位置實在不允許時，旁通閥(手動)可以省略(我們不推薦) 。
6、閥組后根據需要用戶可選配止回閥、安全閥等。
7、閥在蒸汽或高粘度液體介質中使用時，通常ZZY型自力式壓力調節閥為倒立安裝在水平管上，冷凝器(蒸汽用自力式)應高于調壓閥的執行機構而低于閥前后接管。使用前冷凝器應灌滿冷水，以后約 3個月灌水一次。與本文相關的產品有：加長桿蝶閥安裝注意事項