不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥耐腐蝕原因
日(ri)期: 25-02-26 閱(yue)讀(du)次數(shu):
在工業(ye)流體控制領域,不銹(xiu)鋼(gang)截止閥以(yi)其(qi)卓越的耐腐蝕性(xing)能(neng)而(er)備受(shou)青睞(lai)。要深入理(li)解(jie)其耐(nai)腐蝕的(de)原因,需要從不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料的特(te)性(xing)、閥(fa)門(men)的結構(gou)設(she)計以(yi)及(ji)工作環境等(deng)多(duo)方面進行(xing)剖(pou)析。
壹、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料的內在(zai)特性(xing)
(壹(yi))合(he)金(jin)成分
1. 鉻元素(su)
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)之所以(yi)“不(bu)銹(xiu)”,鉻元素(su)功(gong)不可沒(mei)。在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥中,鉻的含(han)量(liang)通常(chang)達到(dao)壹定(ding)比例。鉻具有(you)很強的鈍(dun)化(hua)能(neng)力(li),當鉻原子與(yu)空氣(qi)中(zhong)的(de)氧接(jie)觸(chu)時,會在(zai)金(jin)屬表(biao)面形成壹層(ceng)致(zhi)密(mi)的(de)、連(lian)續(xu)的(de)、穩定(ding)的氧化(hua)鉻(Cr₂O₃)薄膜。這(zhe)層(ceng)薄(bo)膜的(de)厚度(du)雖然很薄(bo),通(tong)常(chang)只(zhi)有(you)幾納(na)米(mi)到幾十(shi)納(na)米,但卻像壹道(dao)堅(jian)固(gu)的(de)屏障,將金(jin)屬基(ji)體與外(wai)界(jie)腐蝕介質(zhi)隔(ge)離開來(lai)。例如(ru),在壹般(ban)的(de)大氣(qi)環(huan)境中,這(zhe)層(ceng)氧化(hua)鉻薄膜能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)阻(zu)止(zhi)氧氣(qi)、水(shui)汽(qi)等(deng)對(dui)閥門(men)金(jin)屬基(ji)體的侵(qin)蝕。而(er)且,即使這(zhe)層(ceng)薄(bo)膜受(shou)到(dao)壹定(ding)程度(du)的(de)破壞,如機械(xie)劃(hua)傷(shang),在有(you)氧的(de)環境下,鉻元素(su)能(neng)夠(gou)迅(xun)速與氧重新反應(ying),自我(wo)修(xiu)復薄膜,從而(er)繼續(xu)保(bao)持(chi)其(qi)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
2. 鎳(nie)元(yuan)素(su)
鎳(nie)是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的另(ling)壹個(ge)重要合(he)金(jin)元素。鎳(nie)能(neng)夠(gou)擴(kuo)大奧(ao)氏(shi)體相區,使不銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有(you)更好的韌性(xing)和可(ke)加(jia)工性(xing)。鎳(nie)也有(you)助(zhu)於(yu)提高不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。在(zai)壹(yi)些(xie)腐(fu)蝕環(huan)境較為(wei)復雜(za)的(de)情(qing)況下,如(ru)存在(zai)弱(ruo)酸(suan)性(xing)介質(zhi)時(shi),鎳(nie)可(ke)以(yi)提(ti)高不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)。它能(neng)夠(gou)降(jiang)低不銹(xiu)鋼(gang)對(dui)某些(xie)腐(fu)蝕介質(zhi)的(de)敏感性(xing),與(yu)鉻元素(su)協(xie)同作用,進(jin)壹(yi)步(bu)增強(qiang)氧化(hua)膜的(de)穩定(ding)性(xing)。例(li)如,在(zai)含(han)氯(lv)離子的(de)溶(rong)液(ye)中(zhong),鎳可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發生點(dian)蝕的(de)可能(neng)性(xing)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)鎳(nie)的(de)加(jia)入改變(bian)了(le)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)晶體結構(gou)和表(biao)面能(neng),使(shi)得(de)腐蝕介質(zhi)難(nan)以(yi)在(zai)金(jin)屬表(biao)面吸附和發生反(fan)應(ying)。
3. 鉬(mu)元素(su)
鉬(mu)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥中的作(zuo)用也不可(ke)忽(hu)視(shi)。鉬(mu)可(ke)以(yi)提(ti)高不銹(xiu)鋼(gang)對(dui)還原性(xing)酸(suan)(如(ru)硫(liu)酸(suan)、鹽(yan)酸(suan)等(deng))的(de)耐腐蝕性(xing)。在(zai)含有(you)氯(lv)離子的(de)腐蝕環(huan)境中,鉬(mu)能(neng)夠(gou)增(zeng)強(qiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)抗點(dian)蝕和縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕能(neng)力(li)。這(zhe)是(shi)由於(yu)鉬(mu)元(yuan)素能(neng)夠(gou)促(cu)進(jin)形成更穩定(ding)的鈍化(hua)膜,並且在(zai)腐(fu)蝕過(guo)程中,鉬(mu)可(ke)以(yi)在(zai)金(jin)屬表(biao)面富(fu)集,抑(yi)制腐蝕坑(keng)的進壹(yi)步(bu)擴展(zhan)。例(li)如(ru),在(zai)海(hai)洋(yang)環(huan)境下,海(hai)水(shui)富(fu)含氯(lv)離子,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥中的鉬(mu)元素(su)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)抵禦(yu)氯(lv)離子對(dui)閥門(men)的侵蝕,延(yan)長閥門(men)的使用壽(shou)命(ming)。
(二)微(wei)觀結構(gou)
1. 晶(jing)界(jie)
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)微觀結構(gou)中(zhong),晶(jing)界(jie)對(dui)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)有(you)著(zhe)重要影(ying)響(xiang)。在(zai)理(li)想(xiang)狀(zhuang)態下,均勻的晶(jing)界(jie)有(you)助(zhu)於(yu)提高材(cai)料的整(zheng)體穩定(ding)性(xing)。然(ran)而(er),如果晶(jing)界(jie)存在雜(za)質(zhi)偏(pian)析或者(zhe)第(di)二(er)相析出(chu),就(jiu)可能(neng)成(cheng)為(wei)腐(fu)蝕的(de)起始(shi)點(dian)。對(dui)於高質(zhi)量(liang)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥材(cai)料,通過(guo)嚴(yan)格的熱處理(li)和加(jia)工工(gong)藝,控制晶界(jie)的狀態,減(jian)少(shao)雜(za)質(zhi)在(zai)晶(jing)界(jie)的聚(ju)集。例(li)如,采用合(he)適的(de)退火(huo)工(gong)藝,可以(yi)使(shi)晶界(jie)處的應力(li)得(de)到釋放,同時(shi)使(shi)合(he)金(jin)元素在(zai)晶(jing)界(jie)和晶(jing)粒內部(bu)分(fen)布更加(jia)均勻,從而(er)提高不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
2. 相結構(gou)
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)相結構(gou)也與耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)密(mi)切(qie)相關(guan)。常見(jian)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相結構(gou)有(you)奧氏體相、鐵素體相和馬氏體相。奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有(you)良(liang)好的耐(nai)腐蝕性(xing),這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)奧(ao)氏(shi)體相結構(gou)具(ju)有(you)較高的穩定(ding)性(xing)和較(jiao)低的自(zi)由能(neng)。在(zai)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)截止閥中,其晶(jing)體結構(gou)中(zhong)的(de)面心(xin)立(li)方點(dian)陣能(neng)夠(gou)容納較(jiao)多的(de)合(he)金(jin)元素,有(you)利於形成穩定(ding)的鈍化(hua)膜。而(er)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)雖然耐腐(fu)蝕性(xing)稍(shao)遜於(yu)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang),但(dan)在某些(xie)特(te)定(ding)環境下,如(ru)堿(jian)性(xing)環(huan)境中,也具有(you)較好的耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)則(ze)通過(guo)適當的熱處理(li)獲(huo)得(de)較高的硬(ying)度(du)和強(qiang)度(du),同(tong)時通過合(he)理(li)的(de)合(he)金(jin)設(she)計,也能(neng)夠(gou)在(zai)壹(yi)定(ding)程度(du)上(shang)提高其耐腐蝕性(xing)能(neng)。
二(er)、閥(fa)門(men)的結構(gou)設(she)計與(yu)耐腐蝕
(壹(yi))密(mi)封(feng)結構(gou)
1. 閥(fa)瓣(ban)與閥(fa)座密(mi)封(feng)
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥的密(mi)封(feng)性(xing)能(neng)對(dui)於其(qi)耐腐蝕性(xing)能(neng)至(zhi)關(guan)重要。閥(fa)瓣(ban)與閥座之間(jian)的良(liang)好密(mi)封(feng)可(ke)以(yi)防止(zhi)介質(zhi)泄(xie)漏(lou),避(bi)免(mian)腐蝕介質(zhi)在(zai)密(mi)封(feng)面(mian)處積(ji)聚(ju)。在設(she)計上(shang),采用高精度(du)的(de)加(jia)工工(gong)藝,確(que)保(bao)閥瓣(ban)和閥(fa)座的表(biao)面光(guang)潔(jie)度(du)和配(pei)合(he)精(jing)度(du)。例(li)如,采用研磨工藝可(ke)以(yi)使(shi)密(mi)封(feng)面(mian)的(de)粗(cu)糙(cao)度(du)達(da)到很低的水(shui)平,減少(shao)腐(fu)蝕介質(zhi)在(zai)密(mi)封(feng)面(mian)微(wei)觀凹(ao)坑處的留(liu)存。選(xuan)擇合(he)適的(de)密(mi)封(feng)材(cai)料與不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相配(pei)合(he),如(ru)采(cai)用聚(ju)四(si)氟乙烯(xi)(PTFE)等(deng)耐(nai)腐蝕的(de)密(mi)封(feng)材(cai)料,既能(neng)保(bao)證(zheng)密(mi)封(feng)效(xiao)果,又(you)能(neng)防止(zhi)密(mi)封(feng)材(cai)料自身(shen)被(bei)腐蝕,從而(er)間接(jie)提高閥門(men)的耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
2. 填料密(mi)封(feng)
填料密(mi)封(feng)是(shi)截止閥防止(zhi)介質(zhi)沿(yan)閥(fa)桿泄(xie)漏(lou)的(de)重要環(huan)節。優(you)質(zhi)的(de)填料能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)阻(zu)止(zhi)外(wai)界(jie)腐蝕介質(zhi)進(jin)入閥門(men)內部(bu)。對(dui)於不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥,通常選(xuan)用具(ju)有(you)良(liang)好耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)的(de)石墨(mo)填料或者(zhe)含(han)氟橡(xiang)膠(jiao)填料等(deng)。這(zhe)些填料不僅(jin)能(neng)夠(gou)抵(di)抗(kang)介質(zhi)的(de)腐(fu)蝕,還(hai)能(neng)夠(gou)在(zai)壹(yi)定(ding)程度(du)上(shang)適應(ying)閥門(men)的溫度(du)和壓(ya)力(li)變(bian)化(hua)。例如(ru),石墨(mo)填料具有(you)良(liang)好的化(hua)學(xue)穩定(ding)性(xing),在(zai)高溫和強(qiang)腐(fu)蝕介質(zhi)環(huan)境下,依(yi)然能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)密(mi)封(feng)性(xing)能(neng),防止(zhi)介質(zhi)與(yu)閥(fa)桿(gan)接(jie)觸(chu)而(er)導(dao)致的(de)腐蝕。
(二(er))流道(dao)設(she)計
1. 流暢(chang)的(de)流道(dao)
不銹(xiu)鋼(gang)截止閥的流道(dao)設(she)計直(zhi)接(jie)影響(xiang)介質(zhi)在(zai)閥(fa)門(men)內的(de)流動(dong)狀(zhuang)態。流暢(chang)的(de)流道(dao)可以(yi)減(jian)少(shao)介質(zhi)的(de)湍(tuan)流和渦流現象(xiang),降(jiang)低介質(zhi)對(dui)閥門(men)內壁(bi)的(de)沖(chong)刷(shua)腐蝕。在(zai)設(she)計流道(dao)時,采用合(he)理(li)的(de)曲(qu)線和過(guo)渡(du)段,使介質(zhi)能(neng)夠(gou)平(ping)穩地(di)通過(guo)閥(fa)門(men)。例如,采(cai)用漸縮(suo)和漸擴(kuo)的(de)流道(dao)結構(gou),能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)流體的能(neng)量(liang)損(sun)失,同(tong)時避(bi)免(mian)流體對(dui)閥門(men)壁(bi)面(mian)產(chan)生過(guo)大的(de)沖(chong)擊力(li)。這(zhe)種穩定(ding)的流動(dong)狀(zhuang)態有(you)助(zhu)於(yu)保持(chi)閥門(men)內壁(bi)鈍(dun)化(hua)膜的(de)完(wan)整(zheng)性(xing),因(yin)為過(guo)度(du)的(de)沖(chong)刷(shua)可能(neng)會破壞鈍化(hua)膜,使(shi)金(jin)屬基(ji)體暴露(lu)在腐蝕介質(zhi)中(zhong)。
2. 避(bi)免(mian)死區
在流道(dao)設(she)計中(zhong),避(bi)免(mian)死區是(shi)提(ti)高耐腐蝕性(xing)能(neng)的(de)重要措(cuo)施。死區是(shi)指介質(zhi)在(zai)閥(fa)門(men)內流動(dong)時(shi)容易滯(zhi)留(liu)的區(qu)域。如果存(cun)在(zai)死區(qu),腐蝕介質(zhi)就(jiu)會在(zai)這(zhe)些區(qu)域積(ji)聚(ju),隨(sui)著(zhe)時(shi)間的(de)推(tui)移(yi),可(ke)能(neng)會引(yin)發嚴重的腐(fu)蝕。例(li)如,在閥(fa)門(men)的閥體與閥(fa)蓋(gai)連(lian)接(jie)部(bu)位(wei),如(ru)果設(she)計不(bu)合(he)理(li),可(ke)能(neng)會形成死區。為了(le)避(bi)免(mian)這種情(qing)況,采(cai)用合(he)理(li)的(de)結構(gou)設(she)計,如(ru)優(you)化(hua)連(lian)接(jie)部(bu)位(wei)的(de)形狀,設(she)置(zhi)排泄(xie)孔等(deng),確(que)保(bao)介質(zhi)能(neng)夠(gou)順(shun)暢(chang)地(di)通過(guo)閥(fa)門(men)的各(ge)個(ge)部(bu)位(wei),防止(zhi)腐蝕介質(zhi)的(de)積(ji)聚(ju)。
三(san)、工(gong)作(zuo)環(huan)境對(dui)不銹(xiu)鋼(gang)截止閥耐腐蝕性(xing)能(neng)的(de)影(ying)響(xiang)
(壹(yi))介質(zhi)的(de)性(xing)質(zhi)
1. 酸(suan)堿(jian)度(du)
介質(zhi)的(de)酸(suan)堿(jian)度(du)是(shi)影(ying)響(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥耐腐蝕性(xing)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian)因素(su)之壹(yi)。在酸(suan)性(xing)介質(zhi)中(zhong),如(ru)pH值低於7的(de)環(huan)境下,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)可(ke)能(neng)面(mian)臨不(bu)同程度(du)的(de)腐蝕挑(tiao)戰(zhan)。然(ran)而(er),不同類(lei)型(xing)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)對(dui)酸(suan)性(xing)介質(zhi)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)有(you)所差(cha)異。例如(ru),奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)壹些(xie)弱酸(suan)性(xing)介質(zhi)(如(ru)碳酸(suan))中(zhong)具(ju)有(you)較好的耐(nai)腐蝕性(xing),但(dan)在強(qiang)酸(suan)性(xing)介質(zhi)(如(ru)濃硫酸(suan))中(zhong)可(ke)能(neng)需要特(te)殊的(de)合(he)金(jin)設(she)計或(huo)者表(biao)面處理(li)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)其(qi)耐腐蝕性(xing)能(neng)。在(zai)堿(jian)性(xing)介質(zhi)中(zhong),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)壹(yi)般(ban)表(biao)現出(chu)較(jiao)好的耐(nai)腐蝕性(xing),但(dan)如果介質(zhi)中(zhong)含(han)有(you)某些(xie)特(te)殊離子,如(ru)氯(lv)離子,也可能(neng)會影(ying)響(xiang)其(qi)耐腐蝕性(xing)能(neng)。
2. 氧化(hua)性(xing)和還(hai)原性(xing)
介質(zhi)的(de)氧化(hua)性(xing)和還(hai)原性(xing)也對(dui)不銹(xiu)鋼(gang)截止閥的腐蝕產(chan)生影(ying)響(xiang)。在(zai)氧化(hua)性(xing)介質(zhi)中(zhong),如(ru)含(han)有(you)氧氣(qi)、硝(xiao)酸(suan)等(deng)的(de)環境下,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面的鈍(dun)化(hua)膜能(neng)夠(gou)得(de)到強(qiang)化(hua),從而(er)提高其耐腐蝕性(xing)能(neng)。但(dan)在(zai)還(hai)原性(xing)介質(zhi)中(zhong),如(ru)含(han)有(you)硫化(hua)氫(qing)等(deng)的(de)環境下,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鈍化(hua)膜可(ke)能(neng)會被(bei)破壞,需要依(yi)靠(kao)合(he)金(jin)元素(如(ru)鉬(mu))的(de)作用來(lai)提高其耐還原性(xing)腐(fu)蝕的(de)能(neng)力(li)。
(二(er))溫度(du)和壓(ya)力(li)
1. 溫度(du)
溫度(du)對(dui)不銹(xiu)鋼(gang)截止閥的耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)有(you)著(zhe)復雜(za)的(de)影響(xiang)。在(zai)壹定(ding)溫度(du)範(fan)圍(wei)內,隨(sui)著(zhe)溫度(du)的(de)升高,不銹(xiu)鋼(gang)的(de)腐蝕速率(lv)可(ke)能(neng)會增(zeng)加(jia)。這是(shi)因(yin)為(wei)溫度(du)升高會加(jia)速化(hua)學(xue)反應速率(lv),同(tong)時(shi)也可能(neng)影(ying)響(xiang)鈍(dun)化(hua)膜的(de)穩定(ding)性(xing)。例(li)如,在(zai)高溫的水(shui)溶(rong)液(ye)環(huan)境中,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面的鈍(dun)化(hua)膜可(ke)能(neng)會發生溶(rong)解(jie)或者(zhe)結構(gou)變(bian)化(hua),從而(er)降(jiang)低其耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。然(ran)而(er),對(dui)於某些(xie)特(te)殊的不銹(xiu)鋼(gang)合(he)金(jin),在高溫下可(ke)能(neng)會形成更穩定(ding)的相結構(gou)或(huo)者(zhe)鈍化(hua)膜,從而(er)具有(you)較好的高溫耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
2. 壓(ya)力(li)
壓(ya)力(li)主(zhu)要影(ying)響(xiang)介質(zhi)在(zai)閥(fa)門(men)內的(de)流動(dong)狀(zhuang)態和對(dui)閥門(men)的沖(chong)刷(shua)力(li)。較(jiao)高的壓(ya)力(li)可(ke)能(neng)會導(dao)致介質(zhi)流速增加(jia),從而(er)增強對(dui)閥門(men)內壁(bi)的(de)沖(chong)刷(shua)腐蝕。在(zai)高壓(ya)環(huan)境下,如(ru)果閥(fa)門(men)存在微(wei)小的泄(xie)漏(lou)點(dian),腐(fu)蝕介質(zhi)可(ke)能(neng)會更(geng)快(kuai)地(di)滲透到閥門(men)內部(bu),加(jia)速腐蝕過(guo)程。因此,在設(she)計和使(shi)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥時,需要考(kao)慮工(gong)作(zuo)壓(ya)力(li)對(dui)其耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)的(de)影(ying)響(xiang),確(que)保(bao)閥門(men)能(neng)夠(gou)在(zai)規(gui)定(ding)的壓(ya)力(li)範(fan)圍(wei)內安全可(ke)靠(kao)地(di)運行。
不銹(xiu)鋼(gang)截止閥的耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)是(shi)由不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料的內在(zai)特性(xing)、閥(fa)門(men)的結構(gou)設(she)計以(yi)及(ji)工作環境等(deng)多(duo)方面因素(su)共(gong)同作(zuo)用的(de)結果。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用中(zhong),需要根(gen)據(ju)具(ju)體的工(gong)作環境和要(yao)求(qiu),選(xuan)擇合(he)適的(de)不銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料、優(you)化(hua)閥門(men)的結構(gou)設(she)計,並嚴格(ge)控制工作(zuo)條(tiao)件,以(yi)充(chong)分(fen)發揮不(bu)銹(xiu)鋼(gang)截止閥的耐腐(fu)蝕優(you)勢(shi),確(que)保(bao)其在(zai)工(gong)業流體控制領域的長期穩定(ding)運行。



