2520雙相不銹鋼高溫耐腐蝕球閥

                                   上海申弘閥門有限公司

之前介紹高壓管路氮?dú)鉁p壓閥組協(xié)調(diào)工作，現(xiàn)在介紹2520雙相不銹鋼高溫耐腐蝕球閥高溫球閥試驗(yàn)裝置
摘 要：2520雙相不銹鋼高溫耐腐蝕球閥論述了高溫球閥的苛刻工況條件，分析了高溫球閥工況試驗(yàn)的必要性，介紹了高溫球閥的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)過程。

關(guān)鍵字：高溫球閥 高溫試驗(yàn) 試驗(yàn)裝置

1 概述

隨著我國化工行業(yè)的快速發(fā)展，化工系統(tǒng)中工業(yè)閥門的需求量也急劇增大。球閥以其全通徑，低流阻，可快速開關(guān)，密封性能可靠，適用于多相流介質(zhì)等諸多特點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用。高溫球閥在化工裝置中也有較多的使用，如煤化工的高溫氧氣球閥、飛灰球閥和高溫排渣閥，以及石油煉化的高溫催化劑球閥和高溫防結(jié)焦球閥等。高溫球閥運(yùn)行工況惡劣，技術(shù)難度高，出現(xiàn)故障很可能會(huì)造成系統(tǒng)停車或環(huán)境污染，甚至可能威脅到人身安全。因此，為保證閥門在正常使用周期內(nèi)質(zhì)量穩(wěn)定，其高溫測試尤為重要。
2520不銹鋼管是奧氏體鉻鎳不銹鋼具有很好的抗氧化性、耐高溫、耐腐蝕性，因?yàn)檩^高百分比的鉻和鎳，2520擁有好得多蠕變強(qiáng)度，在高溫下能持續(xù)作業(yè)，具有良好的耐高溫性。所以也廣泛用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)。
2520不銹鋼管適于制作各種爐用構(gòu)件、高工作溫度 1200 ℃，連續(xù)使用溫度 1150 ℃。

    1、晶間腐蝕問題：如果酸性環(huán)境下使用，500多度下易造成晶間腐蝕，這就與材料成分有關(guān)系啦；
    2、內(nèi)應(yīng)力問題：低溫300多度進(jìn)行退火處理，消除加工應(yīng)力；
    3、建議使用前進(jìn)行固溶處理，大概制度：1100度保溫1-2h，迅速水冷
   不銹鋼管熱處理國外普遍采用帶保護(hù)氣體的無氧化連續(xù)熱處理爐，進(jìn)行生產(chǎn)過程中的中間熱處理和終的成品熱處理，由于可以獲得無氧化的光亮表面，從而取消了傳統(tǒng)的酸洗工序。這一熱處理工藝的采用，既改善了鋼管的質(zhì)量，又克服了酸洗對(duì)環(huán)境的污染。
    4、在裂紋處切一塊試樣進(jìn)行金相分析，看看裂紋性質(zhì)；
不銹鋼管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：ASTM A240
 中國0Cr25Ni20( 1Cr25Ni20Si2)
     C        Si        Mn        P         S         Ni          Cr    
  ≤0.08   ≤1.00   ≤2.00     ≤0.035  ≤0.030   19.0-22.0    24.0-26.0 
    美國310S/2520/S31008

    C         Si       Mn         P          S        Ni            Cr
  ≤0.08   ≤1.50   ≤2.00     ≤0.045   ≤0.030   19.0-22.0    24.0-26.0

產(chǎn)品特性：
1、化學(xué)分析: 對(duì)材質(zhì)的化學(xué)成份進(jìn)行化學(xué)分析,化學(xué)成份符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 
2、氣壓. 水壓試驗(yàn)對(duì)耐壓用管逐支進(jìn)么水壓試驗(yàn),在規(guī)定壓力值不保持不小于5秒,不泄露,常規(guī)供貨水壓壓力試驗(yàn)為2.45MPa.氣壓壓力試驗(yàn)為P=0.5MPAa。 
3、腐蝕試驗(yàn): 所供工業(yè)耐腐蝕鋼管均按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或雙方協(xié)議的腐蝕方法進(jìn)行鋼管的耐 腐蝕性能檢驗(yàn),不得有晶間腐蝕傾向。 
4、工藝性能檢驗(yàn): 壓扁試驗(yàn).拉伸試驗(yàn).沖擊試驗(yàn).擴(kuò)口試驗(yàn).硬度試驗(yàn).金相試驗(yàn).彎曲試驗(yàn).無損探傷(包括渦流探傷.X光探傷和超聲波探傷)。

2 試驗(yàn)要求

產(chǎn)品測試既可以對(duì)閥門使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測分析，又能提高閥門的研制進(jìn)度，減少閥門在線維修拆卸及更換的麻煩，避免客戶使用中的經(jīng)濟(jì)損失。

以石油煉化過程中的S－ZROB連續(xù)重整裝置用閥門為例，分析球閥的高溫試驗(yàn)過程。S－ZROB連續(xù)重整裝置主要實(shí)現(xiàn)油品凈化，其中重整催化劑工位的工況非常惡劣，操作壓力為4.26MPa，操作溫度為427℃，流通介質(zhì)為高硬度吸附劑，操作頻率為3次/h。閥門使用溫度高，對(duì)密封及動(dòng)作準(zhǔn)確性的要求很嚴(yán)格，在高溫環(huán)境下是否滿足客戶的要求需要足夠的理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證及支持。雙相鋼球閥采用固定球形式，介質(zhì)作用于密封副上的力較浮動(dòng)球大幅降低，啟閉力矩減小。閥座設(shè)計(jì)為封閉式結(jié)構(gòu)．能有效的防止由于沉積和結(jié)垢造成的彈簧失效。密封圈采用柔性石墨或塑料合金。材料具有很好的密封性能和抗高溫性能(柔性石墨可達(dá)800℃、塑料合金達(dá)到了3000C)，閥桿采用沉淀硬化不銹鋼。熱處理后具有較高的機(jī)械性能．解決了由于介 質(zhì)沉積結(jié)垢造成閥門啟閉力矩增大可能造成的閥桿變形問題。大口徑閥門可根據(jù)用戶要求設(shè)置沖洗口，對(duì)沉積物進(jìn)行沖洗。

脫硫

雙相鋼閥門的2205材料的抗晶間腐蝕性能優(yōu)于尿素級(jí)316L．且兼有鐵素體和奧氏體的雙重特性。強(qiáng)度和硬度都高于316L。我公司將此材料應(yīng)用到尿素甲銨液介質(zhì)閥門的閥芯部位．提高了閥門的抗晶間腐蝕能力和沖蝕能力．并且用于環(huán)境比較的尿素合成塔一道閥同樣收到了滿意的效果。

目前生產(chǎn)尿素的CO：氣提法和NH，氣提法采用的多是高合金奧氏體不銹鋼。甚至是鈦材。國內(nèi)已在尿素裝置的甲銨泵進(jìn)出口單向閥和主工藝管路的高壓截止閥的內(nèi)件．采用雙相不銹鋼以代替316L(尿素級(jí))鋼。 

高溫球閥試驗(yàn)要完成高溫下閥門密封性能及動(dòng)作情況隨溫度升高的數(shù)據(jù)搜集，球閥應(yīng)*動(dòng)作壽命20萬次，且密封性能滿足ANSIFCI/70－2Ⅵ級(jí)要求。Q41H不銹鋼高溫球閥的球體與閥座*采用金屬對(duì)金屬的密封方式，為了確保閥門在各種溫度和壓力下的可靠密封，針對(duì)用戶的不同使用工況和要求，可以采用多種的球體和閥座的硬化技術(shù)，包括超音速噴涂、鎳基噴焊、表面特殊硬化、硬質(zhì)合金噴焊以及采用高強(qiáng)度高硬度陶瓷材料等，球體和閥座表面硬度一般可達(dá)到HRC60以上，高可達(dá)HRC70以上。密封面材料耐溫可達(dá)425℃，密封面材料還具有很好的耐磨擦、耐沖擊等性能。

3 驗(yàn)裝置

高溫閥門試驗(yàn)裝置由動(dòng)力部分、加熱部分、電－氣自控部分、冷卻部分以及介質(zhì)回收部分等組成（圖1）。為適應(yīng)試驗(yàn)條件，對(duì)裝置性能提出了較高的要求。

（1）能夠?qū)⒐腆w或其他粘稠類介質(zhì)加熱，并通過一定的氣體進(jìn)行循環(huán)輸送，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的再利用。

（2）溫度可控。能夠?qū)苈废到y(tǒng)中的溫度實(shí)施分段監(jiān)控并調(diào)節(jié)。

（3）有對(duì)被測閥在線泄漏量的檢測環(huán)節(jié)設(shè)置。

（4）有相應(yīng)的氣體加壓及加熱環(huán)節(jié)。

（5）對(duì)被測及其他系統(tǒng)操作所需的閥門應(yīng)有可遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的電－氣回路。

（6）應(yīng)具備介質(zhì)的冷卻及回收系統(tǒng)。

連接方式：法蘭連接（RF面）（可根據(jù)要求定做：FM面，M面，凹面，凸面，RJ面）

驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)（可定做氣動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)等）

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：固定式-Q47)

壓力范圍：1.6MPA(根據(jù)要求可設(shè)計(jì)1.6-20MPA,150LB-3000LB)

流量特性：全通經(jīng)

密封特點(diǎn)：金屬密封（根據(jù)使用溫度和介質(zhì)來定：四氟，PPL,碳纖維等做密封）

密封形式：雙面密封

雙相鋼球閥技術(shù)規(guī)范：
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T12237、API6D、ASME B16.34
結(jié)構(gòu)長度：GB/T12221、API6D、ASME B16.10
連接法蘭：HG、GB、JB、API、ANSI、ISO、BS、DIN、NF、JIS
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T9092、GB/T13927、API6D、API598
雙相鋼球閥主體材料：
雙相不銹鋼：S31803(SAF2205,F51)、S32750(SAF2507,F53)
超級(jí)奧氏不銹鋼：1.4529、904L、254SMO、654SMO
壓力等級(jí)：
PN1.6-70.0Mpa Class150-4500Lb
公稱通徑：
DN15-DN250 1/2"-10"
驅(qū)動(dòng)方式：
手柄、蝸輪蝸桿、氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)
圖1 閥門高溫試驗(yàn)裝置

4 試驗(yàn)結(jié)果

通過應(yīng)用閥門高溫測試裝置對(duì)多種規(guī)格電動(dòng)高溫球閥進(jìn)行密封及動(dòng)作性能測試（表1），逐步積累整理出高溫球閥設(shè)計(jì)制造過程中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，經(jīng)過多次的技術(shù)改進(jìn)與方案調(diào)整后，基本能滿足客戶使用要求。高溫球閥的球體與閥座*采用金屬對(duì)金屬的密封方式，采用多種的球體和閥座的硬化技術(shù)，包括超速噴涂、鎳基噴焊、表面特殊硬化、硬質(zhì)合金噴焊等，高溫球閥能夠適用于絕大多數(shù)的苛刻工況條件。廣泛應(yīng)用于化工、石油、造紙、采礦、電力、液化氣、食品、制藥、給排水、機(jī)械設(shè)備配套、市政城建等領(lǐng)域。

防高溫措施

閥門工作在高溫下, 由于熱膨脹而容易引起球體與閥座的漲死，從而導(dǎo)致閥門無法開啟。高溫球閥采用了碟簧或彈簧加載的密封結(jié)構(gòu)，解決了閥門在高溫下被漲死情況。高溫下零部件的熱膨脹被碟簧或彈簧所吸收，從而能承受高溫保證了閥門的靈活啟閉。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥產(chǎn)品輸入?yún)?shù)

適用介質(zhì): 水、油、蒸汽等 酸堿等腐蝕性介質(zhì) 含固體顆粒或高溫介質(zhì)

表1 球閥高溫試驗(yàn)記錄
1)閥門采用整體鍛造加工或鍛焊結(jié)構(gòu)，并經(jīng)無損檢測合格，固溶處理，材料組織細(xì)密，由于全部為加工表面。產(chǎn)品外形美觀。

(2)閥門密封副噴焊硬質(zhì)合金。可噴焊鎳基焊粉、司太立合金和碳化鎢等材料，硬度高可達(dá)HRC65具有優(yōu)異的耐磨蝕性能，提高了閥門的使用壽命。

(3)由于雙相鋼材料本身的特點(diǎn)，閥門具有較強(qiáng)的抗硫化氫和氯離子腐蝕的能力。

(4)充分考慮了水煤漿介質(zhì)高溫沉積結(jié)垢后。啟閉力矩增大對(duì)球閥閥桿強(qiáng)度的要求，設(shè)計(jì)時(shí)雙相鋼球閥閥桿采用了1740H沉淀硬化不銹鋼．此種材料經(jīng)沉淀硬化處理后，可獲得較高的強(qiáng)度，滿足了閥門實(shí)際使用要求。

5 結(jié)語

通過高溫試驗(yàn)裝置對(duì)球閥在高溫下的動(dòng)作及密封性能的測試，使產(chǎn)品研發(fā)階段就可以對(duì)現(xiàn)場使用時(shí)一些無法通過計(jì)算和預(yù)估的使用問題得到暴露并加以改進(jìn)和解決。大幅度縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，同時(shí)也避免了客戶在線使用過程中由于閥門故障可能造成的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失，提高了用戶經(jīng)濟(jì)效益。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：超高溫?zé)煹赖y閥桿斷裂處理