金属阀门的腐蚀及合成材料阀门的应用

2009年04月26日

　　阀门腐蚀，通常被理解为阀门金属材料化学或电化学环境作用下所受到破坏。“腐蚀”现象出现于金属与周围环境自发相互作用当中，，怎样将金属与周围环境相隔绝或更多使用非金属合成材料，则成为人们普通关注问题。

　　众所周知，金属腐蚀破坏对阀门作用期限，可靠性和使用寿命有相当大影响。机械和腐蚀作用因素对金属作用大大增加了接触表面总磨损量。阀门操作过程中，摩擦表面总磨损量。阀门操作过程中，摩擦表面同时机械作用和金属与环境进行化学或电化学互相作用结果产生磨损和破坏。对阀门而言，其管道工作气候条件复杂；石油、天然气和油层水等介质中硫化氢、二氧化碳和某些有机酸出现使其金属表面破坏力增大，迅速失去工作能力。

　　金属化学腐蚀取决于温度、磨擦零件机械负荷、润滑材料中所含硫化物及其抗酸稳定性与介质接触持续时间和金属对氮化过程催化作用、腐蚀浸蚀性物质分子对金属转换速度等等。，金属阀门防腐方法（或措施）及合成材料阀门应用，便成为目前阀门行业研究主题之一。

　　一、金属阀门防腐，可理解为金属阀门上涂覆保护其不受腐蚀条件保护层（如漆、颜料、润滑材料等等），使阀门是制造、保存、运输其使用全部过程中都不受腐蚀。

　　金属阀门防腐方法决定于所需求保护期限、运输和保存条件、阀门构造特点和材料，当然，适应考虑解除防腐经济效果。

　　金属阀门及其零部件防腐方法主要有4种：
1、将易挥发腐蚀抑制剂放入蒸汽大气中（用阻化纸包裹，吹动抑制空气制品腔室等等）。

2、利用被阻化水和酒精溶液。

3、将防腐（保护）材料薄层涂于阀门及其零部件表面。

4、将被阻化薄膜或聚合物薄层涂于阀门及其零部件表面。

（注：目前阀门生产企业，广泛应用润滑材料和水阻化溶流来防腐。）

二、材料阀门应用

    　合成材料阀门，许多腐蚀性工况中都优于金属阀门，首先是抗腐蚀性，其次是净重，至于其强度，要取决于增强纤维形状、排列和数量。（一般来说，纤维百分比越大，合成材料强度越大。）阀门应用中，纤维重量含量基本范围为30%-40%，而其化学稳定性主要由最终产品中灌封纤维树脂本体特性决定。合成材料阀门中，其固态聚合物本体既可以是热塑性塑料（如PVC-聚偏氟乙烯、PPS-聚苯硫醚等），也可以是热固性树脂（如聚酯、乙烯其及环氧树脂等）。热固性树脂介温状态下保持其强度性能优于热塑性塑料，（即热固性树脂具有较高热变形温度）。（注：使用工况中，合成材料抗热性能测定被称为热变形温度。）

    　目前，化工流程阀门最常用合成材料为乙烯基环氧树脂（热塑料材料），其增强纤维为切碎玻璃纤维（1/4英寸长）和切碎石墨纤维（1/4英寸长）。下表就最广泛使用合成材料性能与耐腐蚀金属性能作一比较。
玻璃增强型乙烯基石墨增强型乙烯基石墨增强型PPS 316SS Hast-C
拉伸强度（Psi） 4000 6000 26000 85000 90000
弯曲强度(Psi) 8000 12000 35000 NA NA
压缩强度(Psi)  14000 18000 21000 85000 90000
热变形温度（°F） 295 7320 520 NA NA
热膨胀系数（in/in/°F） 15×10-6
15×10-6
13×10-6
6.3×10-6
9.9×10-6

注：NA即不适用（或无效）

    　从表面分析，玻璃和石墨增强合成材料与金属相比，其抗拉强度较低，，合成材料阀门受应力较大部位应有较厚截面并附有加强筋以达到与金属相同性能。

    　合成材料阀门耐腐蚀性能、高强度和轻重量，使其成为许多金属或玻璃纤维增强塑料管道系统腐蚀性工况中，较经济可选阀门产品。化工流程工况中，合成材料阀门使用前景极佳。

    　阀门工业中，有机材料和合成材料使用，已传统上金属与非金属阀门材料概念。陶瓷（可以把阀门使用温度由400℃提高到1200℃以上）、塑料（具有防锈耐蚀特点）、合成材料（具有耐腐蚀、重量轻、强度高特点）、记忆合金（利用形状记忆合金或温度记忆合金可逆性和高弹性来制造阀门）等。新型材料，正开发出大批具有高性能阀门新产品。新技术发展，使各种工程材料应用于阀门制造业已成为可能。