蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥材料的選擇

冶金閥門(mén)廠家北高科集團(tuán)技術(shù)部整理，氯氣作為氯堿化工的重要原料，用途極其廣泛。盡管氯氣為非易燃介質(zhì)，但如同氧氣一樣，氯氣對(duì)某些物質(zhì)的燃燒具有助燃作用，許多有機(jī)化學(xué)品極易和氯發(fā)生反應(yīng)，有時(shí)還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。當(dāng)氯氣的濃度超過(guò)嗅覺(jué)的閾值時(shí)，隨著接觸時(shí)間的延續(xù)及濃度的增加，可能會(huì)因?yàn)橹舷⒍鴮?dǎo)致死亡。而在濕氯環(huán)境，氯氣和水會(huì)生成鹽酸對(duì)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥產(chǎn)生腐蝕。因此氯氣環(huán)境用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的安全性要求極高，對(duì)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的結(jié)構(gòu)、材料、試驗(yàn)及包裝等提出了更為嚴(yán)格的要求。

2 氯氣常用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥類(lèi)型

2. 1 通風(fēng)蝶閥

通風(fēng)蝶閥由于屬于強(qiáng)制密封閥，并且閥腔中不會(huì)滯留介質(zhì)、閥桿為防飛出結(jié)構(gòu)、填料壓蓋可調(diào)節(jié)、密封面可以堆焊司太立或鑲嵌 PTFE，因此，干氯工況常選用通風(fēng)蝶閥。

但需要注意的是填料函結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因?yàn)槁冉橘|(zhì)可能由閥桿處逸散性泄漏并與潮濕空氣發(fā)生反應(yīng)，造成對(duì)閥桿的腐蝕。為此，可采用波紋管結(jié)構(gòu)或者將填料函加長(zhǎng)并且使用石墨填料或者聚四氟乙烯填料，閥桿使用哈氏合金 C －276 和 C22 材料，采取這些措施可延長(zhǎng)干氯環(huán)境下通風(fēng)蝶閥的使用壽命。

2. 2法蘭通風(fēng)蝶閥

通風(fēng)蝶閥可實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷，并且在全開(kāi)時(shí)可提供小的流阻，而且比相同尺寸的法蘭通風(fēng)蝶閥容易操作，由于通風(fēng)蝶閥是部分回轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，因而更有利于閥桿處的密封。

干氯環(huán)境用通風(fēng)蝶閥應(yīng)該用防飛出閥桿結(jié)構(gòu)，并且填料處永久可調(diào)，盡管氟橡膠 O 型圈會(huì)用來(lái)做外部次級(jí)密封，但是推薦使用 PTFE 做主密封材料。美國(guó)氯氣協(xié)會(huì)出版物中要求干氯環(huán)境的通風(fēng)蝶閥需有防靜電裝置，用來(lái)保證閥桿和閥體之間的電連續(xù)性。

用于液氯環(huán)境的通風(fēng)蝶閥設(shè)計(jì)必須考慮超壓情況，當(dāng)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥關(guān)閉時(shí)，截留在蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥中腔的液氯會(huì)持續(xù)揮發(fā)，當(dāng)揮發(fā)釋放的氣體壓力達(dá)到一定程度可能造成蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥承壓邊界失效，為解決這一問(wèn)題，球體上應(yīng)開(kāi)有泄壓孔并使其指向高壓端，或者采用自動(dòng)泄放單活塞型(SPE)閥座。無(wú)論采用哪種泄壓結(jié)構(gòu)，閥體上必須注明壓力方向標(biāo)識(shí)，箭頭指向低壓端，箭尾為高壓端即泄壓方向。

2. 3 法蘭通風(fēng)蝶閥

法蘭通風(fēng)蝶閥可以滿足氯介質(zhì)工況并且使用狀況良好，但是也同樣存在缺點(diǎn)。法蘭通風(fēng)蝶閥啟閉時(shí)操作轉(zhuǎn)矩需要平衡，并且密封性不好，與通風(fēng)蝶閥一樣，法蘭通風(fēng)蝶閥也能提供緊急密封，部分回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥能夠獲得比直行程蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥更好的閥桿密封設(shè)計(jì)。法蘭通風(fēng)蝶閥的閥桿是防飛出設(shè)計(jì)而且填料可調(diào)節(jié)，通常密封材料為PTFE。

法蘭通風(fēng)蝶閥通常為縮頸，與通風(fēng)蝶閥一樣，在關(guān)閉時(shí)會(huì)使內(nèi)腔滯留氯介質(zhì)，所以，旋塞體也要在高壓方向上留有泄放孔。

2. 4 軟密封高性能蝶閥

在氯介質(zhì)中，也可以用軟密封高性能蝶閥，尤其是大口徑場(chǎng)合，但這種蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥和 API 609 全襯蝶閥的結(jié)構(gòu)還是有所區(qū)別。氯環(huán)境軟密封高性能蝶閥的填料壓蓋應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，閥座應(yīng)設(shè)計(jì)成一體式唇形密封結(jié)構(gòu)。

軟密封高性能蝶閥可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉(zhuǎn)，使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥填料密封相對(duì)于多回轉(zhuǎn)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥有了更長(zhǎng)的使用壽命。

2. 5 全襯氟塑料蝶閥

全襯氟塑料蝶閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，因?yàn)樗�有�?nèi)件都襯有聚四氟乙烯，所以蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的金屬部分都不會(huì)與介質(zhì)接觸，全襯蝶閥的閥桿應(yīng)設(shè)計(jì)成防飛出結(jié)構(gòu)。

全襯蝶閥可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉(zhuǎn)，使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥填料密封相對(duì)于多回轉(zhuǎn)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥有了更長(zhǎng)的使用壽命。

全襯聚四氟乙烯閥座的彈性由其下邊的一層氟橡膠實(shí)現(xiàn)，這層氟橡膠不與介質(zhì)接觸。

2. 6 偏心半通風(fēng)蝶閥

這種蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥和傳統(tǒng)的通風(fēng)蝶閥有很大區(qū)別，當(dāng)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥關(guān)閉時(shí)其中腔不會(huì)滯留介質(zhì)。閥座材料的選擇及其緊急關(guān)斷特性由實(shí)際應(yīng)用確定，該蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥在氯環(huán)境中通常用做調(diào)節(jié)閥。

2. 7 全襯通風(fēng)蝶閥

全襯通風(fēng)蝶閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，因?yàn)樗�有�?nèi)件都襯有 PTFE，所以蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的金屬部分不會(huì)與介質(zhì)接觸，該蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉(zhuǎn)，這樣使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥填料密封相對(duì)于多回轉(zhuǎn)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥有了更長(zhǎng)的使用壽命。全襯通風(fēng)蝶閥的閥桿應(yīng)具有防飛出功能，填料壓蓋應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)結(jié)構(gòu)。填料通常選用PTFE。

全襯通風(fēng)蝶閥只能應(yīng)用于氣體介質(zhì)。因?yàn)橐坏┯糜谝郝拳h(huán)境，滯留在閥腔中的液氯介質(zhì)持續(xù)揮發(fā)所引起的超壓情況由于無(wú)法泄壓而可能導(dǎo)致中腔承壓邊界失效，進(jìn)而影響蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥安全運(yùn)行。

2. 8 軌道通風(fēng)蝶閥

這種蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥綜合了強(qiáng)制密封通風(fēng)蝶閥和全通徑通風(fēng)蝶閥的特點(diǎn)，介質(zhì)不會(huì)在關(guān)閉過(guò)程中滯留在中腔內(nèi)。軌道通風(fēng)蝶閥采用控軌螺栓和閥桿導(dǎo)向槽控制球體使其按設(shè)計(jì)軌跡旋轉(zhuǎn)及升降，實(shí)現(xiàn)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的無(wú)摩擦開(kāi)啟和關(guān)閉，保證蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥低扭矩操作和長(zhǎng)期可靠性。

2. 9 襯里法蘭通風(fēng)蝶閥

襯里法蘭通風(fēng)蝶閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉(zhuǎn)，這樣使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥填料密封相對(duì)于直行程蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥有了更長(zhǎng)的使用壽命。

襯里法蘭通風(fēng)蝶閥應(yīng)設(shè)計(jì)成旋塞和閥桿一體式防飛出閥桿結(jié)構(gòu)，填料壓蓋應(yīng)具有可調(diào)節(jié)功能，填料通常為聚四氟乙烯。

襯里法蘭通風(fēng)蝶閥通常為縮頸，與通風(fēng)蝶閥一樣，在關(guān)閉時(shí)會(huì)使介質(zhì)滯留在閥腔，所以，旋塞體要在高壓方向上開(kāi)有泄放孔。

3 氯環(huán)境蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥選型需要考慮的因素

選擇氯環(huán)境應(yīng)用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥時(shí)，除了考慮流量因素外，還應(yīng)考慮以下因素。

3. 1 交變溫度工況

在溫度經(jīng)常大幅度變化的工況，一些特殊閥桿密封結(jié)構(gòu)及填料結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮選用波紋管或者活載荷填料。

3. 2 密封方向

如果工況要求雙向密封，應(yīng)避免選用單向密封的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥。

3. 3 環(huán)境溫度

在選擇材料時(shí)，應(yīng)注意考慮環(huán)境溫度和工藝溫度。

3. 4 濕氯環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥應(yīng)用干氯環(huán)境但有潛在的濕氯環(huán)境時(shí)，或者金屬部件已經(jīng)被腐蝕的情況下，選擇材料應(yīng)尤其慎重，例如，大部分的全襯法蘭通風(fēng)蝶閥和通風(fēng)蝶閥的承壓件都是球墨鑄鐵，球墨鑄鐵可用在Ⅰ級(jí)工況下。但是對(duì)該級(jí)別來(lái)說(shuō)，閥體和閥蓋的材料選擇必須按照蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥材質(zhì)選擇指南的規(guī)定，另外，蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥部件材質(zhì)的選擇必須夠滿設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。

3. 5 節(jié)流

用于節(jié)流的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥必須能夠適應(yīng)由高壓差所產(chǎn)生的低溫工況，當(dāng)選擇蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥時(shí)，必須考慮所有可能產(chǎn)生低溫度下的工況。

蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的設(shè)計(jì)必須保證不會(huì)發(fā)生閃蒸和氣蝕，這就需要變更內(nèi)件和更改流道尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3. 6 固體雜質(zhì)和異物的潛在威脅

在某些工況下，干氯環(huán)境可能出現(xiàn)固體雜質(zhì)，從而影響蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的密封性能。所以蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的類(lèi)型和部件材料必須要考慮進(jìn)去。

在特殊情況下，氯化鐵和硫酸銨聚合物可能在蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥內(nèi)腔聚集，例如通風(fēng)蝶閥的閥瓣。為了防止這些顆粒聚合，建議對(duì)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥定期吹掃以去除這些聚合物。

如果清掃時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，聚合物會(huì)在蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥上硬化，使蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥失去緊急關(guān)斷的功能。即使蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥長(zhǎng)時(shí)間未清掃，但經(jīng)過(guò)多次清掃后聚合物仍然可以被清掃而保證蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的關(guān)斷。

3. 7 氯離子腐蝕

承受應(yīng)力腐蝕的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥部件，或者因?yàn)樾孤┒�暴露于腐蝕環(huán)境的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥部件，包括閥桿、閥瓣、緊固件和彈簧墊圈，都不能用 300 系列不銹鋼。

4 干氯環(huán)境用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥及材料選擇、測(cè)試和包裝要求

4. 1 蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥選擇

表 1 給出了適用于干氯環(huán)境選擇蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的要求。在特定工況下選用非表中推薦的其他類(lèi)型蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥時(shí)，應(yīng)該在樣品經(jīng)過(guò)測(cè)試合格后并有可查的使用記錄才可以使用，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4. 2 干氯環(huán)境用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥材料的選擇

表 2 中所列的材料經(jīng)實(shí)踐證明適用于干氯環(huán)境，在對(duì)干氯環(huán)境應(yīng)用蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥選材時(shí)可以參考，但并不意味著適用于氯介質(zhì)的非表列材料不能使用，選材時(shí)高等級(jí)材料可代替低等級(jí)材料。

4. 3 蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥測(cè)試

每臺(tái)蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥必須按照 API 598 進(jìn)行性能試驗(yàn)，殼體強(qiáng)度試驗(yàn)按 1. 5 倍 38℃ 下壓力溫度額定值進(jìn)行試驗(yàn)，正負(fù)偏差不超過(guò) 25psig。用于干氯環(huán)境的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥必須進(jìn)行密封試驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)嚴(yán)禁用液體，必須用惰性氣體或者空氣，在保壓期間無(wú)泄漏。

4. 4 清潔和包裝

所有的金屬蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥必須進(jìn)行脫脂、特殊清洗及干燥處理。蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥潤(rùn)滑應(yīng)選用與氯具有相容性的潤(rùn)滑脂，這樣才能使蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥適用于氯環(huán)境中，蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥包裝必須保證濕氣不能進(jìn)入閥體中。在蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥安裝到管道上之前，用戶應(yīng)該注意保證包裝的完整性。

全襯蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的部件必須經(jīng)過(guò)脫脂、特殊清洗及干燥處理后方可進(jìn)行裝配，以滿足氯環(huán)境的使用要求，在經(jīng)過(guò)壓力試驗(yàn)之后，法蘭通風(fēng)蝶閥、通風(fēng)蝶閥和通風(fēng)蝶閥應(yīng)該解體重新對(duì)部件進(jìn)行清洗和干燥，以去除腔體內(nèi)的水分。全襯蝶閥則無(wú)需這樣操作，但也應(yīng)該清洗和干燥。蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥試驗(yàn)后應(yīng)將蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥包裝完好以保護(hù)襯里和內(nèi)件，襯里蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥不必進(jìn)行防止?jié)駳飧�蝕內(nèi)件的密封包裝。如果干燥工作沒(méi)有做好，非襯里的金屬蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥會(huì)被腐蝕。保護(hù)襯里蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥的關(guān)鍵是保證內(nèi)腔和法蘭面的干凈和干燥，并且一直持續(xù)到蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥安裝前，即便在安裝前，蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥還有可能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一次清洗和干燥處理。

5 結(jié)語(yǔ)

用于干氯環(huán)境中的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥類(lèi)型主要有通風(fēng)蝶閥、通風(fēng)蝶閥、法蘭通風(fēng)蝶閥和蝶閥。應(yīng)用在氯環(huán)境的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥不同于普通工況的蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥，每種蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥都需要針對(duì)干氯環(huán)境進(jìn)行特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。氯環(huán)境蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥結(jié)構(gòu)及材料都有特殊要求，是一種特殊設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，必須引起制造商、供應(yīng)商、安裝公司和操作者足夠的重視，使得蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥能夠滿足氯環(huán)境運(yùn)行的條件，保證蝸輪傳動(dòng)通風(fēng)蝶閥安全可靠運(yùn)行。