現代煤化工對耐磨閥門的要求
林暉
(中國神(shen)華煤(mei)制油化(hua)工有(you)限公司,北京100011)
摘要:介紹了現代煤化工中的2種工藝———直接液化與間接液化的異同點。通過對現代煤化工中的煤液化工藝的分析,提出了在該類裝置上使用的閥門的選擇要求,還從(cong)材料、工藝、抗腐蝕(shi)、結構(gou)及耐磨(mo)特(te)性(xing)等方(fang)面進行了分析,以期能夠為煤化工企業及閥門制造企業提供參考(kao)。
關鍵詞:耐(nai)磨閥門;鑄(zhu)造;鍛造;致密度(du);晶粒度(du)
中圖分類(lei)號: TH137; TK037文獻標識碼: A doi: 10.3969 /j.issn.1005-0329.2013.07.011
1 引言
現代(dai)煤化工(gong)在(zai)我國尚(shang)屬(shu)新(xin)興(xing)產業,現代(dai)煤化工(gong)裝置與其他生產化工(gong)裝置一(yi)樣,離不(bu)(bu)開管(guan)道、閥門等設備,煤液化所(suo)使(shi)用的閥門與一(yi)般石(shi)油(you)化工(gong)裝置所(suo)使(shi)用的閥門既有(you)相同(tong)之點,又有(you)不(bu)(bu)同(tong)之處。不(bu)(bu)同(tong)之處,最(zui)明顯的就是閥門的抗蝕(shi)、耐(nai)(nai)磨(mo)損能(neng)力(li)。耐(nai)(nai)磨(mo)閥門在(zai)許多(duo)領域都有(you)應用,如硅化工(gong)中的多(duo)晶硅裝置,電力(li)系統(tong)的發(fa)電站等都使(shi)用耐(nai)(nai)磨(mo)閥門。但在(zai)現代(dai)煤化工(gong)中,所(suo)使(shi)用的耐(nai)(nai)磨(mo)閥門,由于其使(shi)用工(gong)況不(bu)(bu)同(tong),工(gong)藝介(jie)質不(bu)(bu)同(tong),危險程度不(bu)(bu)同(tong),腐(fu)蝕(shi)性不(bu)(bu)同(tong),其技術要求也(ye)不(bu)(bu)同(tong)。
2 現代煤化工工藝
圖1是現代煤化(hua)工中煤液(ye)化(hua)的流程簡圖,從圖中可(ke)以看(kan)出,煤通過直接液(ye)化(hua)或者間(jian)接液(ye)化(hua)2
種不(bu)同的工(gong)藝路線,最后得(de)到需要的汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、航煤等,當然,也可以繼續進行(xing)深(shen)加(jia)(jia)工(gong),得(de)到高附加(jia)(jia)值的PP、PE等聚(ju)烯烴(jing)產(chan)品及其它石(shi)油(you)(you)化(hua)工(gong)下(xia)游(you)產(chan)品。直接(jie)(jie)液(ye)化(hua)和間(jian)接(jie)(jie)液(ye)化(hua)的流程有一定(ding)區(qu)別。煤直接(jie)(jie)液(ye)化(hua)是在高溫( 400℃ 以上(shang))、高壓( 10MPa以上(shang)),在催化(hua)劑(ji)和溶劑(ji)作用下(xia)使煤的分子(zi)進行(xing)裂(lie)解(jie)加(jia)(jia)氫,直接(jie)(jie)轉化(hua)成液(ye)體燃(ran)(ran)料,再進一步加(jia)(jia)工(gong)精(jing)制成汽油(you)(you)、柴油(you)(you)等燃(ran)(ran)料油(you)(you),所以又稱加(jia)(jia)氫液(ye)化(hua)[1,2]。
采用直接(jie)液(ye)化工(gong)藝(yi)液(ye)化油(you)收率高(gao);煤消耗量小;產(chan)(chan)品餾份(fen)油(you)以(yi)汽、柴油(you)為主;油(you)煤漿進料(liao),設備體積(ji)小,投資低,運行(xing)費用低。但是反(fan)應條件(jian)相(xiang)對較(jiao)(jiao)苛刻,如德(de)國老工(gong)藝(yi)液(ye)化壓力(li)(li)甚至高(gao)達(da)70MPa,現(xian)代工(gong)藝(yi)如IGOR、HTI、NEDOL等液(ye)化壓力(li)(li)也(ye)達(da)到(dao)17~30MPa,液(ye)化溫度430~470℃。同時(shi),除液(ye)化反(fan)應器的產(chan)(chan)物(wu)組成較(jiao)(jiao)復雜,液(ye)、固(gu)兩相(xiang)混合(he)物(wu)由于粘度較(jiao)(jiao)高(gao),分離相(xiang)對困難。氫耗量較(jiao)(jiao)大。
煤的間接液化(hua)技術是(shi)先將煤全部氣(qi)化(hua)成合成氣(qi),然后以煤基合成氣(qi)(一(yi)氧化(hua)碳和氫氣(qi))為(wei)原
料,在一定(ding)溫度和壓力下,將(jiang)其催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)合成(cheng)為烴類燃料油(you)、化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)原料和產(chan)品的工(gong)藝,包括煤炭氣化(hua)(hua)(hua)(hua)制(zhi)取合成(cheng)氣、氣體凈(jing)化(hua)(hua)(hua)(hua)與交換、催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)合成(cheng)烴類產(chan)品以(yi)及產(chan)品分離和改質加工(gong)等過程[3]。
采用(yong)煤間(jian)接液化工(gong)藝合成(cheng)條件較(jiao)溫和,無論是(shi)固定床(chuang)、流化床(chuang)還(huan)是(shi)漿態床(chuang),反應溫度均低于
350℃,反應壓力2.0~3.0MPa;轉化(hua)(hua)率(lv)高,如SASOL公司SAS工藝采用(yong)熔鐵(tie)催化(hua)(hua)劑,合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)的(de)一(yi)次(ci)通(tong)過轉化(hua)(hua)率(lv)達到(dao)60%以上,循環比(bi)為(wei)2.0時,總轉化(hua)(hua)率(lv)即達90%左右;但是受(shou)合(he)成(cheng)(cheng)過程鏈(lian)增長(chang)轉化(hua)(hua)機理的(de)限制,目標產(chan)品(pin)的(de)選(xuan)擇(ze)性(xing)相對較低,合(he)成(cheng)(cheng)副產(chan)物(wu)較多;有(you)效(xiao)產(chan)物(wu)-CH2- 的(de)理論收率(lv)低,工藝廢水的(de)理論產(chan)量(liang)比(bi)較高。煤(mei)(mei)消耗量(liang)比(bi)直(zhi)接(jie)液化(hua)(hua)要大。同時反應物(wu)均為(wei)氣(qi)相,設備體積龐(pang)大,投資高,運行費用(yong)高。煤(mei)(mei)基間接(jie)液化(hua)(hua)全部(bu)依賴于煤(mei)(mei)的(de)氣(qi)化(hua)(hua),沒有(you)大規模氣(qi)化(hua)(hua)便(bian)沒有(you)煤(mei)(mei)基間接(jie)液化(hua)(hua)。
無論是直接(jie)液(ye)(ye)(ye)化(hua)還(huan)是間接(jie)液(ye)(ye)(ye)化(hua),工藝介(jie)質中不(bu)僅有煤粉,而(er)且,還(huan)含有H2、O2、H2S、CO、NH3、CO2、CL-、HN- 等易燃易爆及腐蝕性介(jie)質。而(er)直接(jie)液(ye)(ye)(ye)化(hua)的溫度在400℃以上(shang)、壓力在10MPa以上(shang);間接(jie)液(ye)(ye)(ye)化(hua)的溫度低于(yu)350℃,反應壓力2.0~3.0MPa;這(zhe)么多復(fu)雜的成分與工況要求,對其裝置中使(shi)用的閥門(men)從(cong)材料到制(zhi)造加工都(dou)會(hui)提出(chu)一些特殊要求。
3 現代煤化工對閥門產品的技術要求
3.1 材料要求
直接液(ye)化(hua)也叫加(jia)氫(qing)液(ye)化(hua)。在(zai)加(jia)氫(qing)過程中(zhong),其閥(fa)門、管道及相關設(she)備處(chu)于(yu)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)氫(qing)氣中(zhong),氫(qing)損(sun)傷就是(shi)一個很大的(de)(de)問題(ti)。高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)與氫(qing)共存時的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)也很嚴(yan)重。正因(yin)為如此(ci),為抗高(gao)溫(wen)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)通常(chang)閥(fa)門材料會選(xuan)用奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼。這樣(yang)又有(you)(you)可(ke)(ke)能(neng)出現(xian)不銹(xiu)鋼的(de)(de)氫(qing)脆、奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)物應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂及堆焊層氫(qing)致(zhi)剝離(li)現(xian)象等損(sun)傷。另外還有(you)(you)Cr-Mo鋼的(de)(de)回火脆性破壞的(de)(de)問題(ti)。而且,物流中(zhong)存在(zai)的(de)(de)氨和硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫(qing)等腐(fu)蝕(shi)(shi)介質可(ke)(ke)能(neng)引(yin)起的(de)(de)損(sun)傷等也是(shi)必(bi)須加(jia)以慎重考(kao)慮的(de)(de)。由(you)于(yu)煤(mei)直接液(ye)化(hua)反應中(zhong)有(you)(you)油煤(mei)漿(jiang)的(de)(de)存在(zai),煤(mei)漿(jiang)對閥(fa)門、管道等設(she)備材料的(de)(de)磨(mo)損(sun)問題(ti)必(bi)須要(yao)(yao)進行(xing)考(kao)慮。因(yin)此(ci)要(yao)(yao)求用于(yu)制造閥(fa)門的(de)(de)材料要(yao)(yao)具(ju)有(you)(you):
( 1)作為描述材料內(nei)質(zhi)特性(xing)的致密性(xing)、純潔性(xing)和均質(zhi)性(xing)性(xing)能要(yao)優越,這對于厚(或(huo)大(da)斷(duan)面)鋼
材尤為重要。
( 2)要(yao)具(ju)備滿足設計規范(fan)要(yao)求(qiu)的(de)(de)化學成分、室(shi)溫和高(gao)溫力學性能的(de)(de)要(yao)求(qiu)。
( 3)要具有能(neng)夠在苛(ke)刻環境(jing)下長期使(shi)用的抗環境(jing)脆化性能(neng)。
在閥(fa)門(men)(men)招(zhao)標(biao)(biao)文(wen)件中(zhong)對于(yu)閥(fa)門(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)(du)(du)有明確的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,對于(yu)鍛造(zao)(zao)閥(fa)門(men)(men),一般(ban)會通(tong)過對鍛件的(de)(de)(de)(de)(de)鍛造(zao)(zao)比、晶粒度(du)(du)(du)等(deng)要(yao)求,來實(shi)現控制(zhi)致(zhi)密度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求。但是,對于(yu)鑄(zhu)造(zao)(zao)閥(fa)門(men)(men),只(zhi)是在相關的(de)(de)(de)(de)(de)技術文(wen)件中(zhong),提到應使鑄(zhu)件體(ti)致(zhi)密度(du)(du)(du)均(jun)勻(yun),消(xiao)除(chu)鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)(de)縮孔與縮松,少有見到量化指(zhi)標(biao)(biao)。其(qi)實(shi)恰(qia)恰(qia)是鑄(zhu)造(zao)(zao)閥(fa)門(men)(men),往(wang)往(wang)因為對鑄(zhu)造(zao)(zao)工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量控制(zhi)不同(tong)(tong)(tong),造(zao)(zao)成(cheng)閥(fa)門(men)(men)鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量差(cha)別很大,主要(yao)影響因素有:成(cheng)型材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)不同(tong)(tong)(tong),澆冒口的(de)(de)(de)(de)(de)設置不同(tong)(tong)(tong),冷鐵位置與數(shu)量的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)不同(tong)(tong)(tong),凝(ning)固順序的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)異,以及冷卻時間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)等(deng),都會導(dao)致(zhi)其(qi)致(zhi)密度(du)(du)(du)、均(jun)質(zhi)性性能差(cha)別很大。后
續的(de)(de)熱處(chu)理工藝也是閥(fa)門質量(liang)保證(zheng)的(de)(de)非(fei)常關鍵的(de)(de)步驟(zou)之一,熱處(chu)理爐(lu)的(de)(de)溫控、鑄件在熱處(chu)理爐(lu)中的(de)(de)碼(ma)放(fang)、保溫時間及冷卻方式與速度等因素都會影(ying)響最終閥(fa)門鑄件的(de)(de)機械性(xing)能。
3.2 工藝要求
煤直接液化(hua)既(ji)有(you)(you)加氫(qing)裝(zhuang)置高(gao)(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)(gao)壓、臨氫(qing)的(de)(de)(de)特(te)性,又有(you)(you)煤化(hua)工(gong)腐蝕磨(mo)損(sun)工(gong)況并(bing)存的(de)(de)(de)特(te)點,因(yin)此,原材(cai)料的(de)(de)(de)來(lai)源(yuan)非常(chang)(chang)關鍵,目前,還沒有(you)(you)找(zhao)到一個行之有(you)(you)效的(de)(de)(de)方法來(lai)控(kong)制原材(cai)料的(de)(de)(de)選用,一般來(lai)講(jiang),對(dui)閥門材(cai)質(zhi)的(de)(de)(de)成分尤其是(shi)(shi)有(you)(you)害(hai)元(yuan)素(su)含量(liang)(liang)(liang),如S、P、O、N及總碳當量(liang)(liang)(liang)等,提出(chu)相應的(de)(de)(de)明確的(de)(de)(de)指標要求(qiu),雖然這(zhe)種要求(qiu)往(wang)往(wang)高(gao)(gao)(gao)于(yu)材(cai)料的(de)(de)(de)基本普(pu)通要求(qiu),但(dan)是(shi)(shi),對(dui)于(yu)最終產品質(zhi)量(liang)(liang)(liang),僅(jin)靠這(zhe)些成分指標還是(shi)(shi)不夠的(de)(de)(de),因(yin)為影響原材(cai)料機械(xie)(xie)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)微量(liang)(liang)(liang)元(yuan)素(su)遠不止(zhi)這(zhe)些。嚴(yan)格的(de)(de)(de)講(jiang),我們(men)的(de)(de)(de)要求(qiu)僅(jin)是(shi)(shi)對(dui)常(chang)(chang)見的(de)(de)(de)危害(hai)材(cai)料機械(xie)(xie)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)微量(liang)(liang)(liang)元(yuan)素(su)予以控(kong)制,并(bing)沒有(you)(you)也不可能(neng)(neng)完(wan)全(quan)將(jiang)所有(you)(you)可能(neng)(neng)出(chu)現的(de)(de)(de)對(dui)金屬材(cai)料機械(xie)(xie)性能(neng)(neng)有(you)(you)害(hai)元(yuan)素(su)成分全(quan)部羅列出(chu)來(lai)。因(yin)此,鑄(zhu)
造(zao)廠應該嚴格(ge)控制(zhi)(zhi)原(yuan)料來(lai)源,對于所加(jia)工的(de)原(yuan)料不僅應該進行(xing)熔(rong)煉,還應該進一步進行(xing)精煉,特別是加(jia)強爐前(qian)控制(zhi)(zhi),只有(you)這樣才(cai)有(you)可能保證鑄件質量。
在保證原材料質量的前提下(xia),針對該類裝置。
還有一些特殊的要求(qiu):
( 1)對于現代煤(mei)化(hua)工裝置的(de)鑄造閥門(men)不(bu)能采用(yong)精密(mi)鑄造工藝。因為煤(mei)液化(hua)即是加氫(qing)裂化(hua)工
藝,由于氫分子對金屬材料(liao)特(te)殊的穿透性,而精密鑄造出來的鑄件(jian)比較(jiao)疏松,均勻性也較(jiao)差,因此(ci),對于臨氫工(gong)況和高溫高壓(ya)工(gong)況都(dou)不適宜采用精密鑄造工(gong)藝取得閥門鑄件(jian);
( 2)奧氏體(ti)不銹鋼要進行固溶化(hua)(hua)熱(re)處理(固溶化(hua)(hua)熱(re)處理溫度(du)為1050±10℃),對于321和347材料,還(huan)應進行穩定(ding)化(hua)(hua)熱(re)處理(穩定(ding)化(hua)(hua)溫度(du)為900±10℃) ;
3)熱處理爐(lu)不應采用燃(ran)煤加(jia)熱爐(lu),應采用電(dian)加(jia)熱爐(lu)或者是(shi)天然氣加(jia)熱爐(lu),鑄件在加(jia)熱爐(lu)內(nei)
碼放應(ying)利于爐內(nei)氣(qi)流(liu)循環。由(you)于煤加(jia)熱(re)爐會加(jia)大爐體各部位的(de)溫差(cha),因此,不(bu)能采用燃(ran)煤加(jia)熱(re)爐;
( 4)鑄(zhu)(zhu)件(jian)試(shi)棒的(de)選(xuan)取應為聯體(ti)(ti)試(shi)件(jian)。“分(fen)體(ti)(ti)”試(shi)棒無論是澆鑄(zhu)(zhu)過程(cheng)還是熱處理過程(cheng)都無法真正代表鑄(zhu)(zhu)件(jian)本(ben)身的(de)特性,與(yu)鑄(zhu)(zhu)件(jian)本(ben)身實(shi)際的(de)機械性能(neng)存在(zai)較(jiao)大的(de)誤(wu)差,因(yin)此,不能(neng)采用“分(fen)體(ti)(ti)”試(shi)棒檢驗(yan);
( 5)所有閥(fa)門必須對(dui)鑄件(jian)(jian)(jian)進行(xing)射線檢查(cha)(cha)(cha),檢查(cha)(cha)(cha)的(de)(de)(de)范圍包括(kuo)閥(fa)體(ti)(ti)、密(mi)封元件(jian)(jian)(jian)、閥(fa)蓋,鑄鋼件(jian)(jian)(jian)在凝固(gu)過程中易產(chan)生缺陷,尤其對(dui)于(yu)鑄鋼件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)關(guan)鍵部位、應(ying)力集中區域、承壓能力薄弱的(de)(de)(de)部位等,應(ying)特別加以關(guan)注(zhu)。對(dui)于(yu)碳鋼、合金鋼鑄造閥(fa)門,應(ying)逐件(jian)(jian)(jian)進行(xing)磁粉或(huo)液體(ti)(ti)滲透(tou)檢查(cha)(cha)(cha)。檢查(cha)(cha)(cha)范圍:閥(fa)體(ti)(ti)、閥(fa)蓋和密(mi)封元件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)外表面(mian)(mian)及可觸及的(de)(de)(de)內(nei)(nei)表面(mian)(mian)和閥(fa)桿。對(dui)于(yu)不銹鋼鑄造閥(fa)門,應(ying)逐件(jian)(jian)(jian)進行(xing)液體(ti)(ti)滲透(tou)檢查(cha)(cha)(cha)。檢查(cha)(cha)(cha)范圍:閥(fa)體(ti)(ti)、閥(fa)蓋和密(mi)封件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)外表面(mian)(mian)及可觸及的(de)(de)(de)內(nei)(nei)表面(mian)(mian)和閥(fa)桿;
( 6)每個承壓(ya)鑄(zhu)件的(de)(de)所有(you)補(bu)焊面積總(zong)和應(ying)不(bu)超過鑄(zhu)件的(de)(de)表(biao)面積的(de)(de)10%;每個承壓(ya)鑄(zhu)件的(de)(de)重(zhong)大
補(bu)(bu)(bu)焊數量(liang),DN50~DN100不超過(guo)1個; DN150~DN250不超過(guo)2個; DN300~DN350不超過(guo)3個。上述鑄造缺陷(xian)的補(bu)(bu)(bu)焊應(ying)在最終(zhong)熱處理(li)(li)之前進(jin)行(xing);當在射線探傷時發現有缺陷(xian),且屬于可補(bu)(bu)(bu)焊修(xiu)復的,允(yun)許進(jin)行(xing)1次補(bu)(bu)(bu)焊。補(bu)(bu)(bu)焊后(hou)(hou)應(ying)重新拍(pai)片檢(jian)驗(yan),檢(jian)驗(yan)合格后(hou)(hou)該鑄件(jian)必須重新進(jin)行(xing)熱處理(li)(li)。補(bu)(bu)(bu)焊應(ying)具備焊接規程及工(gong)藝(yi)鑒定證書(shu),填充金屬的物理(li)(li)、化學(xue)性能(neng)及耐腐蝕(shi)性均應(ying)與母體(ti)金屬接近。所(suo)有受(shou)壓(ya)組件(jian)的缺陷(xian)最終(zhong)熱處理(li)(li)之后(hou)(hou),均不允(yun)許通過(guo)焊補(bu)(bu)(bu)進(jin)行(xing)修(xiu)理(li)(li)。
3.3 要具有能夠在苛刻環境下長期使用的抗環境脆化性能對于操作在高溫高壓氫環境下的閥門,在操作狀態下,閥門內壁中會吸收一定量的氫。在停工的過程中,若冷卻速度太快,使吸附的氫來不及擴散出來,造成過飽和氫殘留在器壁內,就可能在溫度低于150℃時引起亞臨界裂(lie)紋擴展,給閥(fa)(fa)門(men)的安(an)全使用(yong)帶(dai)來威脅。閥(fa)(fa)門(men)制造廠在(zai)閥(fa)(fa)門(men)焊接時(shi)需要注意控制TP347中δ 鐵素體含(han)量,焊態時(shi)最大值以(yi)10%為(wei)宜(為(wei)防止焊接中產生(sheng)熱(re)裂(lie)紋,下限可(ke)控制不低(di)于3% ),以(yi)避免含(han)量過多(duo)時(shi)在(zai)焊后最終熱(re)處理過程發(fa)生(sheng)較多(duo)的相(xiang)變,而產生(sheng)脆性。
3.4 閥門結構要求
閥(fa)(fa)門結構的設計應(ying)避免煤漿結焦使閥(fa)(fa)門失效并方便(bian)清洗。油煤漿有一個特(te)點:如果流(liu)通(tong)不暢
或者靜止不動,也就是介質的流況不好,將會沉積并有可能發生聚合反應,從而出現結焦并使閥門抱死。目前在直接液化煤漿管道上使用的切斷閥門全部是球閥,當操作需要切斷管道將球閥關(guan)閉(bi)時,閥(fa)球(qiu)內部的(de)(de)(de)油煤漿因為無(wu)法(fa)排出,沉積(ji)(ji)在(zai)球(qiu)腔內,就有可能結(jie)焦抱死(si)。當球(qiu)閥(fa)關(guan)閉(bi)后,煤漿因為沉積(ji)(ji)結(jie)焦而(er)致(zhi)閥(fa)球(qiu)無(wu)法(fa)再次打開,并將球(qiu)閥(fa)的(de)(de)(de)耐磨(mo)層毀損剝落。所以,其實在(zai)此工況下選用球(qiu)閥(fa)并不是最合(he)適的(de)(de)(de)選擇。
3.5 閥門耐磨要求
漿料工況(kuang)下(xia)使(shi)用的(de)(de)球閥(fa)(fa)(fa)應采(cai)用金屬硬(ying)密(mi)封形(xing)式,且閥(fa)(fa)(fa)座與球的(de)(de)材質相(xiang)(xiang)同(tong),確(que)保兩者有相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)膨脹系數,在高溫(wen)(wen)的(de)(de)條件下(xia)不(bu)會出現(xian)球體(ti)(ti)(ti)‘卡死’的(de)(de)現(xian)象(xiang)。由于閥(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)(de)很多使(shi)用工況(kuang)是(shi)在高溫(wen)(wen)高壓下(xia)的(de)(de),根據使(shi)用經驗(yan)(yan),有些閥(fa)(fa)(fa)門(men)在常溫(wen)(wen)下(xia)測(ce)試沒有問題,但是(shi)在高溫(wen)(wen)工況(kuang)下(xia)發(fa)生啟(qi)(qi)(qi)閉(bi)操作困難,究其原(yuan)因(yin)是(shi)閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)與閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)之間產生不(bu)同(tong)步熱(re)脹造(zao)成的(de)(de)。所以(yi),生產廠(chang)在出廠(chang)前應做高溫(wen)(wen)啟(qi)(qi)(qi)閉(bi)試驗(yan)(yan)。但高溫(wen)(wen)啟(qi)(qi)(qi)閉(bi)試驗(yan)(yan)絕不(bu)是(shi)將整(zheng)個(ge)閥(fa)(fa)(fa)門(men)投(tou)入熱(re)源(yuan)(yuan)中(zhong),使(shi)閥(fa)(fa)(fa)門(men)整(zheng)個(ge)溫(wen)(wen)度升高,這樣所得到(dao)的(de)(de)測(ce)試結果與實際情況(kuang)是(shi)不(bu)符合(he)的(de)(de)。因(yin)為,在真正(zheng)使(shi)用過程(cheng)中(zhong),閥(fa)(fa)(fa)門(men)是(shi)因(yin)介質溫(wen)(wen)度高而升溫(wen)(wen)的(de)(de),此(ci)時是(shi)閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)先熱(re)而閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)外表(biao)面隨后慢熱(re)起(qi)來,如(ru)果將整(zheng)個(ge)閥(fa)(fa)(fa)門(men)投(tou)入熱(re)源(yuan)(yuan)中(zhong),則閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)先熱(re)而閥(fa)(fa)(fa)芯(xin)后熱(re),與實際工況(kuang)正(zheng)好相(xiang)(xiang)反,起(qi)不(bu)到(dao)測(ce)試的(de)(de)目的(de)(de)。高溫(wen)(wen)啟(qi)(qi)(qi)閉(bi)試驗(yan)(yan)應建立與
實踐工況相一致的溫度梯度。
涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)與基本材(cai)質的(de)膨脹率(lv)應相近。否則,在高(gao)(gao)溫和常溫交(jiao)變過(guo)程或(huo)者高(gao)(gao)溫下,易產生龜裂(lie),從(cong)而更易使涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)剝落。對超(chao)音速噴涂(tu)( HVOF)或(huo)類似的(de)方法,涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)硬度為(wei)64~68HRC,結合強(qiang)度不(bu)小(xiao)于10MPa;對冶金(jin)熔合或(huo)類似的(de)方法,涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)硬度為(wei)62~68HRC,結合強(qiang)度不(bu)小(xiao)于70 MPa。涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)有效厚度(不(bu)包(bao)括過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng))為(wei)0.2~0.5mm[3~8]。
閥座(zuo)應采用刮刀式設(she)計。在球體轉動時可提(ti)供(gong)一個(ge)掛(gua)刷(shua)的動作,防止(zhi)閥球與(yu)閥座(zuo)間(jian)的顆(ke)粒沉(chen)
積(ji)。在設計(ji)時,應(ying)該注意,利用(yong)刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)可以(yi)將(jiang)球體與(yu)(yu)閥座間的顆粒掛刷掉,但是,這(zhe)種(zhong)刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)設計(ji)在有的工(gong)況下會帶(dai)來另一個問題:因為附帶(dai)了刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)設計(ji),在刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)處形成了一個銳角(jiao),而這(zhe)種(zhong)銳角(jiao)勢必(bi)產(chan)生應(ying)力集中(zhong)現象,更加不利于涂層(ceng)與(yu)(yu)基材之間的結合,在磨蝕工(gong)況下,更易導致(zhi)涂層(ceng)的剝落,致(zhi)使(shi)閥座毀(hui)損。
4 結語
現代煤化工對管道和閥門的要求與選用與傳統石油化工工藝的要求有著諸多不同,裝備制造
和選(xuan)型工作面臨著新(xin)的挑戰,在(zai)管道與(yu)閥(fa)(fa)門(men)方面,多年來,設計、使(shi)用單(dan)位(wei)與(yu)閥(fa)(fa)門(men)制造企業(ye)共同努力,充分調動各自的技(ji)術(shu)(shu)資源進行(xing)技(ji)術(shu)(shu)攻關,如今在(zai)該類閥(fa)(fa)門(men)的設計水平、制造技(ji)術(shu)(shu)等方面都有了長足的進步,并正在(zai)進一步完善結構及制造工藝,擴大應用領域。