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金屬閥門(mén)的腐蝕及合成材料閥門(mén)的應(yīng)用

    閥門(mén)的腐蝕，通常被理解為閥門(mén)金屬材料在化學(xué)的或電化學(xué)的環(huán)境作用下所受到的破壞。由于“腐蝕”現(xiàn)象出現(xiàn)于金屬與周?chē)h(huán)境自發(fā)的相互作用當(dāng)中，因此，怎樣將金屬與周?chē)h(huán)境相隔絕或更多的使用非金屬合成材料，則成為人們普通關(guān)注的問(wèn)題。　　
　　*，金屬的腐蝕破壞對(duì)閥門(mén)的作用期限，可靠性和使用壽命有相當(dāng)大的影響。機(jī)械和腐蝕的作用因素對(duì)金屬的作用大大地增加了接觸表面總的磨損量。閥門(mén)在操作過(guò)程中，摩擦的表面總的磨損量。閥門(mén)在操作過(guò)程中，摩擦的表面由于同時(shí)的機(jī)械作用和金屬與環(huán)境進(jìn)行化學(xué)的或電化學(xué)的互相作用的結(jié)果產(chǎn)生磨損和破壞。對(duì)閥門(mén)而言，其管道工作氣候條件的復(fù)雜；石油、天然氣和油層水等介質(zhì)中硫化氫、二氧化碳和某些有機(jī)酸的出現(xiàn)使其金屬表面的破壞力增大，從而迅速失去工作能力。　　
　　由于金屬的化學(xué)腐蝕取決于溫度、磨擦零件的機(jī)械負(fù)荷、潤(rùn)滑材料中所含的硫化物及其抗酸的穩(wěn)定性與介質(zhì)接觸持續(xù)的時(shí)間和金屬對(duì)氮化過(guò)程的催化作用、腐蝕浸蝕性物質(zhì)的分子對(duì)金屬的轉(zhuǎn)換速度等等。因此，金屬閥門(mén)的防腐方法（或措施）及合成材料閥門(mén)的應(yīng)用，便成為目前閥門(mén)行業(yè)研究的主題之一。
一、 金屬閥門(mén)的防腐，可理解為在金屬閥門(mén)上涂覆保護(hù)其不受腐蝕的條件保護(hù)層（如漆、顏料、潤(rùn)滑材料等等），使閥門(mén)無(wú)論是在制造、保存、運(yùn)輸還是在其使用的全部過(guò)程中都不受腐蝕。　　
　　金屬閥門(mén)防腐的方法決定于所需求的保護(hù)期限、運(yùn)輸和保存條件、閥門(mén)構(gòu)造特點(diǎn)和材料，當(dāng)然，適應(yīng)考慮解除防腐的經(jīng)濟(jì)效果。　　
　　金屬閥門(mén)及其零部件防腐的方法主要有4種：　　
　　1、將易揮發(fā)的腐蝕抑制劑放入蒸汽的大氣中（用阻化紙包裹，吹動(dòng)抑制空氣通過(guò)制品腔室等等）。　　
　　2、利用被阻化的水和酒精溶液。　　
　　3、將防腐（保護(hù)）材料薄層涂于閥門(mén)及其零部件表面。　　
　　4、將被阻化的薄膜或聚合物的薄層涂于閥門(mén)及其零部件表面。　　
　　（注：目前的閥門(mén)生產(chǎn)企業(yè)，廣泛應(yīng)用潤(rùn)滑材料和水阻化溶流來(lái)防腐。）　　
　　二、 材料閥門(mén)的應(yīng)用　　
　　合成材料閥門(mén)，在許多腐蝕性工況中都優(yōu)于金屬閥門(mén)，首先是抗腐蝕性，其次是凈重，至于其強(qiáng)度，要取決于增強(qiáng)纖維的形狀、排列和數(shù)量。（一般來(lái)說(shuō)，纖維的百分比越大，合成材料的強(qiáng)度越大。）在閥門(mén)應(yīng)用中，纖維的重量含量基本范圍為30%-40%，而其化學(xué)穩(wěn)定性主要由在產(chǎn)品中灌封纖維的樹(shù)脂本體特性決定。在合成材料閥門(mén)中，其固態(tài)聚合物本體既可以是熱塑性塑料（如PVC-聚偏氟乙烯、PPS-聚苯硫醚等），也可以是熱固性樹(shù)脂（如聚酯、乙烯其及環(huán)氧樹(shù)脂等）。熱固性樹(shù)脂在介溫狀態(tài)下保持其強(qiáng)度的性能優(yōu)于熱塑性塑料，（即熱固性樹(shù)脂具有較高的熱變形溫度）。（注：在使用工況中，合成材料的抗熱性能的測(cè)定被稱(chēng)為熱變形溫度。）　　
　　目前，化工流程閥門(mén)常用的合成材料為乙烯基環(huán)氧樹(shù)脂（熱塑料材料），其增強(qiáng)纖維為切碎的玻璃纖維（1/4英寸長(zhǎng)）和切碎的石墨纖維（1/4英寸長(zhǎng)）。下表就廣泛使用的合成材料的性能與耐腐蝕金屬的性能作一比較。　　
　　玻璃增強(qiáng)型乙烯基 石墨增強(qiáng)型乙烯基 石墨增強(qiáng)型PPS 316SS Hast-C
拉伸強(qiáng)度（Psi） 4000 6000 26000 85000 90000
彎曲強(qiáng)度(Psi) 8000 12000 35000 NA NA
壓縮強(qiáng)度(Psi) 14000 18000 21000 85000 90000
熱變形溫度（°F） 295 7320 520 NA NA
熱膨脹系數(shù)（in/in/°F） 15×10-6
15×10-6
13×10-6
6.3×10-6
9.9×10-6
注：NA即不適用的（或無(wú)效的）　　
　　從表面分析，玻璃和石墨增強(qiáng)合成材料與金屬相比，其抗拉強(qiáng)度較低，因此，合成材料閥門(mén)受應(yīng)力較大的部位應(yīng)有較厚的截面并附有加強(qiáng)筋以達(dá)到與金屬相同的性能。　　
　　由于合成材料閥門(mén)的耐腐蝕性能、高強(qiáng)度和輕重量，使其成為在許多金屬或玻璃纖維增強(qiáng)塑料管道系統(tǒng)腐蝕性工況中，較經(jīng)濟(jì)的可選閥門(mén)產(chǎn)品。在化工流程工況中，合成材料閥門(mén)的使用前景很好。　　
　　在閥門(mén)工業(yè)中，有機(jī)材料和合成材料的使用，已不是傳統(tǒng)上金屬與非金屬閥門(mén)材料的概念。陶瓷（可以把閥門(mén)的使用溫度由400℃提高到1200℃以上）、塑料（具有防銹耐蝕的特點(diǎn)）、合成材料（具有耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)）、記憶合金（利用形狀記憶合金或溫度記憶合金的可逆性和高彈性來(lái)制造的閥門(mén)）等。新型材料，正在開(kāi)發(fā)出大批具有高性能的閥門(mén)新產(chǎn)品。新技術(shù)的發(fā)展，使各種工程材料應(yīng)用于閥門(mén)制造業(yè)已成為可能。