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调节阀材料的选择

来源:互联网作者:admin

调节阀材料的选择

【摘 要】:简要叙述了苯酚生产过程中介质对调节阀节流件的腐蚀,分析了介质浓度、温度对材料耐蚀性能的影响,通过耐蚀材料的正确选用,提高了调节阀的使用寿命,从而获得较高的性能价格比。

关键字:调节阀、耐蚀材料、性能价格比

1 引言

   在化工生产过程中,经常会遇到一些腐蚀性较强的介质,如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、各种盐溶液及有机化合物等,这些介质有时是单一的,有时是混合的,有时是常温,有时温度又较高,它们对现场使用的仪表,如调节阀、变送器、测量元件、压力表等造成腐蚀,使其性能降低、寿命缩短,不仅会影响生产的正常进行、新工艺流程的采用,还会影响工业自动化水平的提高,甚至造成安全事故。

   众所周知,同一种介质,随其浓度、温度不同,会表现出不同的腐蚀性。因此,根据生产过程中介质腐蚀性的不同,正确选用相应的耐蚀材料,不仅可以提高仪表的性能和使用寿命,而且可以降低生产成本,减少仪表的维护工作量。本文介绍了我厂苯酚生产过程中调节阀的使用情况,分析了调节阀节流件的腐蚀原因,并通过正确选择节流件材料,从而大大提高了调节阀的使用寿命,得到了较高的性能价格比。

2 生产过程及介质

   我厂苯酚生产是采用磺化-碱熔法,主要原料为纯苯、硫酸、烧碱及少量的纯碱,其生产工艺过程如下:

   (1)先将苯汽化,以92.5%的硫酸在150~170℃温度下磺化苯制得苯磺酸,然后用悬浮亚硫酸钠碱液中心液制成苯磺酸钠盐溶液,并生成二氧化硫气体。由于反应不完全,苯磺酸钠盐溶液中实际上含有少量的硫酸和苯磺酸。

   (2)将42%的工业烧碱在280~300℃温度下浓缩为浓碱,然后在300~330℃温度下与苯磺酸钠盐溶液进行碱熔反应,再经消化分离、减压蒸馏制得结晶苯酚。

   在该生产工艺过程中,碱熔反应的自动加料采用气动薄膜调节阀进行控制,流经调节阀的介质分别为苯磺酸钠盐溶液和浓碱。

3 调节阀材料的选择

   原设计中自动加料采用的是DN32的单座调节阀,阀体材料为铸钢,节流件(阀芯、阀座)材料采用的是18-8型不锈钢,由于介质温度高(苯磺酸钠盐溶液150~170℃,浓碱300~330℃)、腐蚀性较强,阀芯、阀座使用不到一个月就腐蚀成“麻脸”,造成调节阀泄漏,3个月不到就完全不能使用,寿命非常短。

   为分析节流件腐蚀的原因,我们查阅了有关资料[1,2],得到18-8型不锈钢在硫酸、苯磺酸、苯磺酸钠盐溶液和烧碱中的部分腐蚀数据如下:

   (1)18-8型不锈钢在常温5%以下的稀硫酸或90%以上的浓硫酸中具有良好的耐蚀性,腐蚀率为0.05~0.5mm/年,但随着温度升高,腐蚀率会急剧增大。

  (2)18-8型不锈钢在浓度较高(80%~100%)的苯磺酸中具有良好的耐蚀性,腐蚀率为0.05~0.5mm/年,在100%的苯磺酸中使用温度可以达到100℃。

  (3)18-8型不锈钢在20%的十二烷基苯磺酸钠盐溶液中具有优良的耐蚀性,腐蚀率小于0.05mm/年,且使用温度可以达到100℃。

  (4)18-8型不锈钢在浓度低于50%、温度低于50℃的烧碱中具有优良的耐蚀性,腐蚀率小于0.05mm/年,温度在50~80℃时,腐蚀较严重,腐蚀率为0.5~1.5mm/年,勉强可用,温度达到100℃,腐蚀严重,腐蚀率大于1.5mm/年,不能使用。随着烧碱浓度的增大,18-8型不锈钢在其中的使用温度也相应提高,当浓度达到100%时,可使用到316℃(腐蚀率达0.5~1.5mm/年),此外,在浓度70%~100%的烧碱中,18-8型不锈钢可能发生应力腐蚀破裂,特别是在高温环境中,由于受热应力作用,很容易产生应力腐蚀破裂。

   综上所述可知,18-8型不锈钢制作的节流件在苯磺酸钠盐溶液中腐蚀严重是因为该溶液中含有少量未完全反应的硫酸和苯磺酸(苯磺酸钠盐溶液本身腐蚀性并不强),且温度较高的缘故,而在高温浓碱中的损坏则是腐蚀和应力腐蚀破裂综合作用的结果。

从资料[1,2]中还得知,镍钼铬合金(哈氏合金)对上述介质具有比18-8型不锈钢优越得多的耐蚀性,具体数据如下:

   (1)可用于96%~100%以下一切浓度的硫酸,温度可达70℃,酸浓度越低,适用温度越高,25%以下的稀酸可用于沸点。

  (2)对所有浓度的苯磺酸都具有良好的耐蚀性,并且使用温度可达150℃。

  (3)对浓度80%沸点以下的烧碱溶液具有优良的耐蚀性,浓度超过80%,使用温度可达200℃。

   综合考虑了实际使用环境(如生产的周期性、温度的变化、溶液中含有其它物质等)的影响后,我们对所使用调节阀进行了如下改进:阀体采用18-8型不锈钢制作,而节流件采用哈氏C合金制作。改进后的调节阀从1998年初使用至今已达一年半,运行正常。

4 性能价格比较

  原采用的DN32单座碳钢调节阀,每台单价大约为1400元,使用寿命最多只有3个月,经改进后的耐蚀调节阀,每台单价大约7000元,是原调节阀的5倍。从目前的使用情况看,改进后的调节阀预计寿命可达3年以上,是原调节阀的12倍,仅从性能价格比来说,改进后的调节阀比原调节阀有显著提高,因而大大降低了生产成本。此外,由于调节阀寿命大大提高,减小了因维修更换调节阀给生产造成的损失,也减轻了仪表工的劳动强度,给我厂带来了一定的经济和社会效益。

5 结论

   (1)由于苯磺酸钠盐溶液中含有少量的硫酸和苯磺酸,且温度较高,18-8型不锈钢在该溶液中不具有耐蚀性。

  (2)在高温浓碱中,18-8型不锈钢腐蚀较重并容易发生应力腐蚀破裂。

  (3)哈氏C合金在上述两种介质中具有比18-8型不锈钢更优良的耐蚀性能,现场使用表明,用哈氏C合金制作的调节阀节流件寿命远高于18-8型不锈钢制作的节流件。

  (4)正确分析腐蚀原因,合理选择耐腐蚀材料制作节流件,可以大大提高调节阀的使用寿命,获得较高的性能价格比。

参考文献

1 左景伊,左禹.腐蚀数据与选材手册.北京:化学工业出版社,1995

2  重庆仪表材料研究所.仪器仪表用耐蚀合金手册(内部资料),1986

摘自互联网

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