大型海水淡化工程用閥門材料的選擇

2013-05-26 孫秋里 杭州水處理研究開發(fā)中心

  在海水淡化工程中,大型海水淡化工程用閥門材料問題較多出現(xiàn)在過流部件上。目前,常用過流部件材料主要有鎳鋁青銅不銹鋼、雙相不銹鋼金屬涂層等。

表1 工藝介質(zhì)組成及設計參數(shù)

工藝介質(zhì)組成及設計參數(shù)

1、鎳鋁青銅

  鎳鋁青銅(Al8Ni2Cu) 具有優(yōu)異的耐應力開裂腐蝕、耐疲勞腐蝕、耐空泡腐蝕、耐沖刷和抗海生物污損等性能。在含3% NaCl 的海水中,與不銹鋼相比,鎳鋁青銅合金具有優(yōu)異的抗汽蝕破壞性。鎳鋁青銅在海水中的腐蝕為點蝕和縫隙腐蝕。鎳鋁青銅對海水流速敏感,超過臨界流速時,腐蝕速度急劇增加。真空技術網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認為鎳鋁青銅鑄造工藝不穩(wěn)定,鑄造的合格率偏低,作為閥門鑄件時,需深入研究。

2、不銹鋼

  不銹鋼的耐腐蝕性隨材料化學成分不同而異。304 不銹鋼在含1 × 10 -4氯化物的水環(huán)境下,具有耐點腐蝕和耐裂隙腐蝕性,在海水中不能作為過流部件。316L 是含鉬奧氏體不銹鋼,具有更好的抗一般腐蝕、點腐蝕和裂隙腐蝕性。316L 在含氯化物< 2× 10 - 3的亞海水環(huán)境下,具有耐點腐蝕和耐裂隙腐蝕性。海水的氯離子含量約1.83 × 10 -2,海水濃縮液的氯離子濃度3.4 × 10 -2,操作壓力約為7MPa。氯離子濃度小于2 × 10 -2 時,可選用ASTM A995 -4A 雙相不銹鋼。氯離子濃度小于4 × 10 -2 的工況,可選用ASTM A995 -5A 雙相不銹鋼。隨著鉻、鉬和氮含量增加,可以提高不銹鋼在氯化物或其他鹵素離子環(huán)境下的耐點腐蝕和縫隙腐蝕性(表2) 。

表2 不銹鋼材料選擇

不銹鋼材料選擇

3、球墨鑄鐵

  為了降低工程造價,閥體采用球墨鑄鐵襯EPDM,閥瓣采用球墨鑄鐵襯防腐涂層的處理辦法。

  (1) 球墨鑄鐵襯Halar

  Halar 是乙烯與三氟氯乙烯的交替共聚物,是半結晶和可熔融加工的含氟聚合物。對大多數(shù)的無機和有機化學品以及有機溶劑,有良好的抗腐蝕能力。Halar 制成品的表面類似于玻璃,能阻止微生物的增長,在國外已允許用于食品和飲水領域。在高溫下的耐氯和氯衍生物的性能突出。并具備突出的抗沖擊性能和相當?shù)臋C械堅韌性。Halar 涂層適合在氯離子濃度低于4 × 10 -2的環(huán)境中使用。

  (2) 球墨鑄鐵襯Nylon 11

  Nylon 11 是熱塑性和植物類涂層,能防止菌類生長和增長,通過10 年鹽水沉浸測試,底層金屬沒有腐蝕跡象。為保證涂層的穩(wěn)定性及良好的粘和性,Nylon 11 用在蝶板涂層時其使用溫度不宜超過100℃。Nylon 11 涂層蝶板與膠套之間的摩擦系數(shù)低,能抵抗紫外線。與采用雙相鋼閥瓣相比,球墨鑄鐵涂Nylon 11 閥瓣的成本降低80% 以上。Nylon11 涂層適合在氯離子濃度低于3 × 10 -2 的環(huán)境中使用。當流通介質(zhì)中含磨損性顆粒或經(jīng)常開關動作場合,不適合使用涂層。另外,在運輸和安裝過程中應防止涂層劃傷和脫落。