化工领域的特种阀门

化工领域苛刻工况阀门高频高频PDS球阀球阀氧阀氧阀三偏心蝶阀三偏心蝶阀迷宫阀迷宫阀聚烯烃工段的特种阀：聚烯烃工段的特种阀：高频高频PDS切断阀切断阀大多应用于聚乙烯、聚丙烯（PP、PE）装置，要求高度可靠，故障停车的损失非常大；开关频率高：大部分工艺要求每年开关次数2050万次，有的甚至达到200万次以上；开关速度快：典型4寸阀门的开/关时间1.5秒；介质复杂：固气两相甚至固气液三相，存在大量超细塑料粉料（PE或PP颗粒）；绝大部分都是硬密封，但也有软密封，密封等级大多要求满足ASME B16.104 VI级；国外工艺提供商所认可的全球合格供应商不超过5家；高频高频PDS切断阀的切断阀的现状现状目的：杜绝粘结和拉丝，稳定动部件接触面的摩擦系数，从而保证扭矩平稳球、座之间：主密封副，难度最大球、座之间：主密封副，难度最大轴承之间：接触面硬化轴和轴承之间：接触面硬化下阀轴和轴套之间：接触面硬化下轴套：硬化处理高频高频PDS切断阀切断阀-动部件硬化处理动部件硬化处理高频高频PDS切断阀的切断阀的核心技术核心技术硬质合金使用温度硬质合金使用温度()硬度基本组分涂层厚度硬度基本组分涂层厚度(um)处理方式基体材料处理方式基体材料FSLLOY285084.589.5(HRA)W-C-Co-整体烧结整体烧结(a)-FSLLOY46804555(HRC)W-Cr-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂(b)Cr13，SS，F51FSLLOY63155157(HRC)Cr-Mo-棒材加工棒材加工-FSLLOY85505559(HRC)W-Cr-Si-Ni400600高温喷焊高温喷焊(c)SS，F51FSLLOY105505965(HRC)W-Cr-Si-Ni-C400600高温喷焊高温喷焊SS，F51FSLLOY125506267(HRC)W-Cr-Si-Ni-C400600高温喷焊高温喷焊SS，F51FSLLOY144506874(HRC)W-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY168006572(HRC)Cr-C-Ni120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY184506872(HRC)W-Cr-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY285006165(HRC)-400550高温喷焊高温喷焊SS，F51FSLLOY305506872(HRC)-120220超音速喷涂超音速喷涂SS，F51适用于高频开关的硬质合金涂层搭配必须有良好的导热特性和稳定的摩擦系数；适用于高频开关的硬质合金涂层搭配必须有良好的导热特性和稳定的摩擦系数；硬化涂层搭配还必须能够适应剧烈的温度变化，对于温变产生的热应力不敏感；硬化涂层搭配还必须能够适应剧烈的温度变化，对于温变产生的热应力不敏感；高频高频PDS切断阀的核心技术就是确保密封面涂层在长时间高频运行中保持良好的耐磨性和非常稳定的摩擦系数切断阀的核心技术就是确保密封面涂层在长时间高频运行中保持良好的耐磨性和非常稳定的摩擦系数FSLLOY30硬质合金硬质合金复合涂层跟基体的结合力可达70MPa加工后厚度不小于0.1mm硬度可达HRC6875适合于干粉输送系统，硬度高，耐磨性好保证长期高频开关不剥落聚丙烯粉料介质开关1,050,000次后照片神华宁煤煤制烯烃PP装置：CB&I Lummus工艺DN65，CLASS600lb，每小时开关60次；2015年3月运行至今，运行正常平稳（已经3年了！）；案例一案例一东华能源40万吨PP装置：Dow-Unipol工艺DN250，CLASS600lb，每小时开关20次；2016年7月投用至今，运行正常平稳；案例二案例二嘉兴卫星石化25万吨PP项目：Ineos-Innovene工艺；DN50，CLASS300lb，每小时开关240次，总计供货38台；2016-08开车投运，迄今无任何问题；案例三案例三氧阀太关键了，出事就是大事情，人命关天必须使用原装进口产品有过氧阀业绩的就可以应用做气化炉的氧氮切断阀普通硬密封氧阀一清洗脱脂就可以作为氧阀，氧阀最关键是脱脂ALL ARE WRONG！THE FACTS ARE：质量过关的氧阀十年二十年不会坏，国内完全可以做好；质量差的氧阀开关十次百次后就会损坏低压低温氧阀和高压高温氧阀完全不一样，低压低温业绩完全不能作为其在气化炉周边氧氮阀使用依据脱脂只是氧阀的清洗手段，不是制约氧阀的技术难题氧阀氧阀（超纯气体硬密封球阀）（超纯气体硬密封球阀）防内漏-将导致流速过高，摩擦生热导致温度过高防外漏-将导致流速过高，摩擦生热导致温度过高防金属粘结-金属摩擦生热，扭矩增加防卡涩-开关时间过长，不能及时打开或者关闭防氧化、防氢脆-金属氧化或氢渗透，都可能导致阀门提前泄漏甚至着火防静电-静电起火防热积聚-温度过高清洁和脱脂非常重要，但不是技术难题氧阀氧阀关键技术关键技术软性”O”型圈使用动密封位置，存在不可预知的风险：导热性差，考虑热积聚的风险，至少保证50度以上的允许使用温差导电性差，需有防静电设计高压工况下冷流，冷流发生后可能导致密封比压不足，无法密封；也有可能碎裂成颗粒进入系统，需要考虑防冷流设计装配过程中碎裂，这无法预知，无法控制，也无法检测，人为因素大，使用寿命也无法预知不同非金属材料有不同的的硬度，不同的压缩量；不同的压力也需要不同的压缩量，不具备互换性如果采用 O型圈密封的阀体，其结构设计针对的是具体的软密封材料，不具备互换性。如要更改材料，得重新更改O圈尺寸，或者重新修正阀体最好的解决办法：高压氧阀工况下不要使用上述软材料高压氧阀工况下不要使用上述软材料巨大设计隐患巨大设计隐患-动密封位置采用动密封位置采用”O”型圈型圈结构结构非金属非金属材料的选材料的选择择石墨具有以下特性：良好的导热性良好的导电性很好的阻火材料耐高温550摄氏度，通过金属编织，可达650摄氏度高压不敏感，可以在3MPa以上使用是最合适的氧阀密封材料，但要注意粘接剂本身的抗氧化性能。无油石墨是最好的氧阀非金属材料选择，无论是动密封还是静密封金属密封面损伤的主要原因：金属粘结/氧化/冲刷/腐蚀/蠕变/磨损在纯净高压高温脱脂气体工况下，最容易发生金属粘结氧气工况非常容易发生氧化磨损这两者发生后都会导致内漏和扭矩增加，甚至导致无法开关。金属粘结和氧化磨损主要发生在：球、座之间轴承之间轴和轴承之间下阀轴和轴套之间下轴套氧阀的关键技术就是克服金属粘结和氧化磨损核心难题核心难题硬质合金使用温度硬质合金使用温度()硬度基本组分涂层厚度硬度基本组分涂层厚度(um)处理方式基体材料处理方式基体材料FSLLOY285084.589.5(HRA)W-C-Co-整体烧结整体烧结(a)-FSLLOY46804555(HRC)W-Cr-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂(b)Cr13，SS，F51FSLLOY63155157(HRC)Cr-Mo-棒材加工棒材加工-FSLLOY85505559(HRC)W-Cr-Si-Ni400600高温喷焊高温喷焊(c)SS，F51FSLLOY105505965(HRC)W-Cr-Si-Ni-C400600高温喷焊高温喷焊SS，F51FSLLOY125506267(HRC)W-Cr-Si-Ni-C400600高温喷焊高温喷焊SS，F51FSLLOY144506874(HRC)W-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY168006572(HRC)Cr-C-Ni120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY184506872(HRC)W-Cr-C-Co120220超音速喷涂超音速喷涂Cr13，SS，F51FSLLOY2030082.585.5(HRA)Al-O-Zr-整体烧结整体烧结-FSLLOY26550-SS,MONEL,INCONEL 炭化钨在纯净脱脂5MPa高压下一般寿命低于30次，导电性也不符合要求STELLITE合金允许的使用压力低于3.6MPa，在纯净脱脂5MPa高压下一般寿命低于100次大多数常用硬质合金在高压干燥脱脂环境中开关，摩擦系数都会成倍增加，产生大量摩擦热，导致金属粘结和氧化趋势增加，甚至导致起火寻找寻找合适涂层合适涂层的艰辛之路的艰辛之路FSLLOY26硬质合金脱脂高压氮气开关10000次后跟基体完全融合，永远不剥落加工后厚度不小于0.4mm硬度可高达HRC6164抗氧化性好导热性好导电性好脱脂后摩擦系数低，产生热量小彻底解决金属粘结问题氧气、氮气、氢气专用正常运行条件下，可以保证30年内硬质合金涂层无损伤安特威在2009年测试了AB-3-F22-600型号弹簧承载结构的氧阀，在脱脂氮气压力为5.5MPa的条件下，10000次开关过程中不同阶段采用氦作为测试介质对阀杆密封处的泄漏进行了测量，测试结果如下：日期氮气压力为5.5MPa时的开关次数氦在不同压力下的泄漏速率（毫升/秒）：结果备注0.05MPa0.66MPa2.0MPa5.0MPa2009年7月4日02.8*10-92.7*10-93.2*10-97.8*10-9满足要求2009年7月4日502.7*10-72.8*10-73.3*10-45.3*10-3略超要求50次开关后泄漏量最大2009年7月4日1002.8*10-72.9*10-73.4*10-45.3*10-3略超要求2009年7月5日14002.5*10-71.6*10-62.9*10-54.4*10-4满足要求100次开关完后，重新紧固阀杆密封螺栓半圈2009年7月7日43002.6*10-72.2*10-73.5*10-76.1*10-4满足要求2009年7月10日86002.6*10-72.3*10-73.5*10-76.2*10-4满足要求2009年7月11日100002.7*10-72.3*10-73.5*10-76.2*10-4满足要求TA-LUFT测试测试关于业绩，区分高压高温和低压低温，低温、低压的业绩不能作为选择高温高压氧阀的依据；关于业绩，区分高压高温和低压低温，低温、低压的业绩不能作为选择高温高压氧阀的依据；只有只有2年以上的成功应用才能作为业绩年以上的成功应用才能作为业绩，因为大多数企业氧阀一年的开关不会超过，因为大多数企业氧阀一年的开关不会超过30次，而即使不合格的大多数密封面材料也可以在次，而即使不合格的大多数密封面材料也可以在50次开关内不会出现粘结和氧化损伤，所以两年的成功应用是一个有效的分水岭；次开关内不会出现粘结和氧化损伤，所以两年的成功应用是一个有效的分水岭；对于高压高温氧阀，最好不要使用对于高压高温氧阀，最好不要使用O型圈型圈，因为即使是认证过可以使用于氧气工况下的，因为即使是认证过可以使用于氧气工况下的O型圈也无法保证一个稳定的使用寿命，换而言之，使用型圈也无法保证一个稳定的使用寿命，换而言之，使用O型圈的氧阀都有可能随时发生问题；另外，型圈的氧阀都有可能随时发生问题；另外，O型圈一般不导电也不导热，加剧了热积聚和静电积聚的风险型圈一般不导电也不导热，加剧了热积聚和静电积聚的风险对于小口径氧阀最好选用浮动球结构，对于大尺寸的氧阀考虑到执行器的成本因素，选用固定球结构的，对于小口径氧阀最好选用浮动球结构，对于大尺寸的氧阀考虑到执行器的成本因素，选用固定球结构的，一定要有防止阀杆受力的结构一定要有防止阀杆受力的结构，这样可以保证外密封的可靠性；，这样可以保证外密封的可靠性；流通通道一定要光滑，阀座等零部件不能出现尖角流通通道一定要光滑，阀座等零部件不能出现尖角，尤其是绝对不能有刮刀，刮刀和零部件的尖角非常容易引起热量积聚和静电放电。，尤其是绝对不能有刮刀，刮刀和零部件的尖角非常容易引起热量积聚和静电放电。氧阀选择氧阀选择的建议的建议用户：柳化股份工艺：壳牌SCGP位号：13XV-0121,2”600LB原阀类型：美国进口球阀寿命：2年，实际上是两个月后就开始内漏安特威氧阀于2011-03-04上线投运，现已使用5年以