【文章內(nèi)容簡介】 為了克服油封式旋塞閥經(jīng)常須注入潤滑劑來保持密封的問題，就設計出圖5所示的圓錐形旋塞閥。該種旋塞閥在閥體內(nèi)鑲入一個聚四氟乙烯套筒，閥塞在鑲有聚四氟乙烯套筒的閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由于聚四氟乙烯磨擦系數(shù)較低，因此避免了與閥塞的粘滯。不過由于密封面積大和密封應力高，操作力矩仍較大。但另一方面由于密封面積大，即使密封表面上有某些損壞，仍能較好地防止泄漏。但這種旋塞閥的使用溫度受聚四氟乙烯材料的限制，只能應用于工作溫度在150℃以下。（8）三通式或四通式錐形旋塞閥（如圖6所示）三通或四通式錐形旋塞閥多為填料式或油封式錐形旋塞閥。主要多用于需分配介質(zhì)的場合。（9）高溫耐磨旋塞閥（如圖7所示）該類旋塞閥的閥體、閥蓋用鉻鎳鈦耐熱鋼制成，閥塞用鉻鉬合金鋼制成，閥座密封圈用鉻鎳鈦耐熱鋼堆焊硬質(zhì)合金制成。開啟或關閉時，先用杠桿手柄微抬起閥塞，然后再用手輪旋轉(zhuǎn)旋塞閥90176。，達到開啟或關閉旋塞閥的目的。，公稱通徑50~100mm，工作溫度為≤580℃，適用介質(zhì)為含砂重油。另可按密封面材質(zhì)分類（非金屬密封材料、金屬密封材料、油膜密封）、按工作壓力分類（真空、低壓、中壓、高壓）、按工作溫度分類（高溫、中溫、常溫、低溫、超低溫）、按連接方式分類（法蘭連接、內(nèi)螺紋連接、外螺紋連接、焊接連接、夾箍箱連接、卡套連接）旋塞閥的密封原理根據(jù)旋塞閥的結構和密封副材料的不同，旋塞閥可分為金屬密封、油脂密封和非金屬軟質(zhì)材料密封。采用金屬密封時，不但需要較高的表面精度和較準確的形狀位置公差，而且需要較高的密封比壓，以達到所需的密封性能。采用油脂密封和非金屬軟質(zhì)材料密封時，則需要較準確的幾何形狀。根據(jù)以上的要求，密封副的結構設計有許多種，其密封原理也不盡相同。（1）柱形聚四氟乙烯密封旋塞閥。如圖5所示的圓柱形旋塞閥，閥體內(nèi)套有一個和閥蓋相配合的聚四氟乙烯套筒，它用壓緊螺帽壓緊于閥體內(nèi)的座圈上，其密封是靠閥塞和聚四氟乙烯套筒之間一定的過盈量來實現(xiàn)，也就是閥塞對聚四氟乙烯套筒的擠壓力來達到密封。因此，要求閥塞和聚四氟乙烯套筒的表面粗糙度數(shù)值一定要小，才能達到密封所要求的比壓。如果閥座套筒需要再次壓緊以便使套筒恢復密封，則必須在閥門關閉位置進行，以防止把聚四氟乙烯套筒壓入流道內(nèi)。（2）緊定式圓錐形旋塞閥。如圖3所示的旋塞閥，閥門不帶填料，閥塞與閥體密封面之間靠本體的金屬來密封，密封力靠擰緊閥塞下螺母實現(xiàn)。為了使較小的預緊力便能達到密封，閥塞和閥體密封面的表面粗糙度一定要小，錐度配合一定要準，才能使該類旋塞閥易實現(xiàn)密封。該閥易于維修和清理，清理和檢修時，擰松下面的螺母，撤出墊圈，閥塞便可從閥體中取出進行清理或維修。奧氏體不銹鋼制成的該類旋塞閥，應用于食品行業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)為最佳選擇。（3）填料式圓錐形旋塞閥。如圖2所示的填料式圓錐形旋塞閥，其閥體內(nèi)帶有填料，通過壓緊填料來實現(xiàn)閥塞和閥體之間的密封。該類閥是使用非潤滑的金屬密封件。由于這種密封之間的磨擦力較高，為保證閥塞在閥體內(nèi)能夠轉(zhuǎn)動自如，所允許的密封負載要受到限制。因此密封面的泄漏空隙相對較寬，故這種閥只有使用在具有表面張力和粘性較高的液體時才能達到滿意的密封，但是，如果在組裝前在閥塞上涂一層密封脂，那么這種閥也可以用于潮濕氣體，例如濕的或含油的壓縮空氣。這種填料式圓錐形旋塞閥密封性能較好，尤其是外漏的密封性更好，大量用于公稱壓力PN≤。閥體下面的螺釘可以起到閥塞和閥體配合松緊的調(diào)節(jié)作用。（4）油封式圓錐形旋塞閥。如圖4所示的油封式圓錐形旋塞閥，此閥的密封靠閥塞和閥體之間的密封劑來達到。密封劑是用螺栓或注射槍經(jīng)閥塞桿內(nèi)的止回閥注入閥塞和閥體的密封面的。在閥塞和閥體密封面上，有貯存密封劑的油槽。當閥門在使用時，就可以通過止回閥、油槽來注射補充密封劑，從而有效地彌補其密封劑的不足。如果該閥的預緊力不夠時，再注射密封劑也不能保證密封時，可擰緊壓填料的螺栓來增加預緊力，以保證密封，同樣，該閥的閥塞和閥體密封面的表面粗糙度數(shù)值要小，其幾何形狀精度和圓錐形閥塞和閥體的錐度要準確，才能保證用較小的預緊力就能保證密封，從而閥塞在閥體內(nèi)的轉(zhuǎn)動才能自如。由于密封面在全啟位置時被保護而不與流動介質(zhì)接觸，同時損壞的密封面較不易修復，所以潤滑式旋塞閥特別適用于磨蝕性介質(zhì)，但是，潤滑式旋塞閥不宜用于節(jié)流。這是因為節(jié)流時會從露出的密封面上沖掉密封劑，這樣閥門每次關閉時，都要對閥體密封進行重復加注密封劑。27 / 27該類閥門最適宜用于油田或氣田的分支管上。（5）壓力平衡式倒圓錐形旋塞閥，閥塞由閥蓋中的螺栓對其位置進行調(diào)節(jié)，而密封劑是從閥桿末端注入閥體的。為了防止介質(zhì)壓力將閥塞推入閥座，閥塞端部開有平衡孔，而閥塞小頭的平衡孔內(nèi)沒有介質(zhì)，只能到小頭端部的止回閥，它可使介質(zhì)壓力進入閥塞兩端的空腔內(nèi)。如圖8所示。這種閥的密封也是靠閥塞和閥體之間的密封劑來實現(xiàn)的。這樣的設計可使這種旋塞閥適用于很高的壓力，可達Class2500。此時不會由于介質(zhì)壓力將閥塞推向閥座圓錐面而不能操作。能達到如此高的壓力還能保持密封，主要取決于閥塞和閥體密封面的錐度要完全一致，再注入密封脂才能保證達到密封要求。（6）聚四氟乙烯套筒密封圓錐形旋塞閥。如圖6所示，在閥體內(nèi)鑲有聚四氟乙烯內(nèi)孔為正圓錐形套筒，閥塞在正圓錐形套筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，達到啟閉閥門的作用。其密封面間的密封比壓，靠壓緊閥塞的螺栓來實現(xiàn)，使旋塞閥達到密封。調(diào)整螺栓的壓緊力的大小，即可使旋塞閥操作省力又能保證密封性能。但由于密封面積大，如果調(diào)整不好，使密封比壓過高，操作扭矩亦較大。另外，由于使用了聚四氟乙烯套筒，也可將旋塞閥應用在由于密封面相互接觸會產(chǎn)生粘滯的貴重材料的那些場合中。旋塞閥的選用原則根據(jù)旋塞閥的結構特點和設計上所能達到的功能，建議按下列原則選用：（1）用于分配介質(zhì)和改變介質(zhì)流動方向，其工作溫度≤300℃，公稱壓力PN≤、公稱通徑≤300mm，建議選用多通路旋塞閥。（2）牛奶、果汁、啤酒等食品企業(yè)及制藥廠等的設備和管路上，建議選用奧氏體不銹鋼制的緊定式圓錐形旋塞閥。（3）油田開采、天然氣田開采、管道輸送的支管、精煉和清潔設備中，公稱壓力級≤Class300、公稱通徑≤300mm，建議選用油封式圓錐形旋塞閥。（4）油田開采、天然氣開采、管道輸送的支管、精煉和清潔設備中，公稱壓力級≤CL2500、公稱通徑≤900mm、工作溫度≤340℃，建議選用油封式圓錐形旋塞閥。（5）在大型化學工業(yè)中，含有腐蝕性介質(zhì)的管路和設備中，要求開啟或關閉速度較快的場合，對于以硝酸為基的介質(zhì)可選用聚四氟乙烯套筒密封圓錐形旋塞閥；對于以醋酸為基的介質(zhì)，可選用Cr18Ni12Mo2Ti不銹鋼鑲聚四氟乙烯套筒密封圓錐形旋塞閥。（6）在煤氣、天然氣、暖通系統(tǒng)的管路中和設備上，公稱通徑≤200mm，宜選用填料式圓錐形旋塞閥。開發(fā)與應用目前世界各國的輸油和和輸氣管線廣泛采用油密封式旋塞閥和壓力平衡式倒錐油密封旋塞閥，效果很好，尤其是天然氣管線效果更佳。天然氣開采出來后，可能夾雜一些顆粒性物質(zhì)，若使用聚四氟乙烯閥座密封的球閥，因介質(zhì)中夾雜一些固體顆粒會損壞球閥密封面，造成泄漏。油密封式旋塞閥或壓力平衡式倒錐密封旋塞閥在開啟或關閉過程中對密封面有擦拭作用，可以除去固體顆粒，不致劃傷密封面，又由于金屬對金屬密封，中間又有密封脂，所以可以很好的解決介質(zhì)中帶有固體顆粒的問題，因此被世界輸油、輸氣系統(tǒng)廣泛采用。最近AUDCO閥門公司研制開發(fā)出油密封和壓力平衡式倒錐油密封旋塞閥，應用于我國的石油天然氣管線，同時還開發(fā)出聚四氟乙烯套筒密封圓錐形旋塞閥，其油密封旋塞閥和壓力平衡式倒錐油密封旋塞閥的公稱壓力級為Class150、300、600、900、1500、2500，公稱通徑為DN50~600mm，適用于輸油和輸氣管線上作為啟閉裝置。目前生產(chǎn)的AUDCO閥已部分的應用于我國的輸油輸氣管線上，效果極佳、用戶滿意。我國在西氣東輸?shù)姆种Ч芫€及泵站上完全可以應用此閥替代球閥和平板閘閥。在國內(nèi)，浙江方正閥門廠已開發(fā)生產(chǎn)這兩種旋塞閥。部分應用到伊拉克輸油輸氣管路上。建議有關閥門生產(chǎn)廠家盡快開發(fā)這兩種旋塞閥。不銹鋼容器及管道的局部腐蝕摘要 針對在化工行業(yè)中局部腐蝕的危險性，本文著重介紹了局部腐蝕中的晶間腐蝕和應力腐蝕發(fā)生的條件、機理以及防范的措施。關鍵詞 局部腐蝕 晶間腐蝕 應力腐蝕 殘余應力局部腐蝕金屬和它所處的環(huán)境之間發(fā)生化學或電化學作用而引起的變質(zhì)和破壞稱為金屬腐蝕。腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。腐蝕有很多分類方法：①按作用的性質(zhì)可分為化學腐蝕和電化學腐蝕；②按腐蝕的形態(tài)可分為一般（全面、均勻）腐蝕和局部腐蝕。我們在選擇耐腐蝕材料特別是不銹鋼材料時，既要考慮其耐一般腐蝕的性能，又要考慮其耐局部腐蝕的性能。在一些水介質(zhì)和化工介質(zhì)中，后者更需予以注意。而在不銹鋼化工設備和管道中最常見的局部腐蝕為晶間腐蝕和應力腐蝕：（1）晶間腐蝕不銹鋼的晶間腐蝕是不銹鋼晶粒邊界在特定的腐蝕介質(zhì)中受到腐蝕，使晶粒之間喪失活動的一種局部破壞。它是人們最為關注、最為常見的腐蝕破壞形式。晶間腐蝕出現(xiàn)在焊接構件的焊縫熱影響區(qū)或構件經(jīng)過450~850℃加熱的部位，在介質(zhì)作用下導致這些部位的泄漏或破損；產(chǎn)生晶間腐蝕的設備、部件等，其尺寸、外形幾乎沒有變化且無任何塑性變形；除受腐蝕的區(qū)域外，其它部位沒有任何腐蝕的跡象，仍具有明顯的金屬光澤；局部取樣檢查，受腐蝕部位的強度、塑性已嚴重喪失、冷彎時不僅出現(xiàn)裂紋，嚴重時常常出現(xiàn)脆斷和晶粒脫落且落地無金屬聲。在金相顯微鏡和掃描電鏡下觀察晶間腐蝕部位的金相組織，可以明顯看到鋼的晶界由于受腐蝕而變寬，多呈網(wǎng)狀，嚴重時還有晶粒脫落現(xiàn)象。常見的晶間腐蝕應用貧鉻理論可得到圓滿的解釋。CrNi奧氏體不銹鋼在使用前或冶金廠出廠交貨狀態(tài)多為固溶處理狀態(tài)，即將不銹鋼加熱到高溫（1000~1150℃左右，隨鋼種而異），保溫后快冷（一般為水冷）。此時，%~%以上時（隨鋼中含Ni量而異），碳在鋼中便處于過飽狀態(tài)。隨后，在不銹鋼的加工及設備、構件的制造和使用過程中，若再經(jīng)過450~850℃的溫度加熱（例如焊接或在此溫度范圍內(nèi)使用），則鋼中過飽和的碳就會向晶界擴散、析出并與其附近的鉻形成鉻的碳化物。在常用的CrNi奧氏體不銹鋼中，這種碳化物一般為Cr23C6。由于這種碳化物含有較高的Cr，所以鉻碳化物沿晶界沉淀就導致了碳化物周圍鋼的基體中Cr濃度的降低，形成所謂“貧鉻區(qū)”。當鉻碳化物沿晶界沉淀成網(wǎng)狀時，貧鉻區(qū)亦連接呈網(wǎng)狀。不銹鋼耐腐蝕是由于在介質(zhì)作用下，鋼中含有足以使鋼在此介質(zhì)中鈍化的鉻量。而貧鉻區(qū)鉻量不足，使鈍化能力降低，甚至消失，而奧氏體晶粒本身具有足夠鈍化（耐蝕）能力，因此，在腐蝕介質(zhì)作用下，晶界附近連成網(wǎng)狀的貧鉻區(qū)便優(yōu)先溶解而產(chǎn)生晶間腐蝕。（2）應力腐蝕不銹鋼的應力腐蝕破裂是在靜拉伸應力與特定的腐蝕環(huán)境共同作用下而發(fā)生的一種腐蝕破壞。它是不銹鋼局部腐蝕破壞中最常見、危害最大的一種。構成應力腐蝕破裂有三個要素：①應力；②腐蝕（特定的材料與介質(zhì)的組合）；③破裂。前二者是構成破壞的起因，后者是表現(xiàn)形式。應力可以是由冷作、焊接、熱加工、熱處理等引起的材料殘余應力，亦可能是由負載、振動、操作等引起的外加應力或熱應力?，F(xiàn)場事故表明，由加工、安裝產(chǎn)生的殘余應力引發(fā)的應力腐蝕破裂占了壓倒的多數(shù)，可達80%左右。因此可以認為，生產(chǎn)實踐中有相當數(shù)量的應力腐蝕破裂是由加工、安裝引起的。工程事故的分析經(jīng)驗表明，不銹鋼制設備和管道，包括未經(jīng)使用的設備和管道，一旦發(fā)生突然性的泄漏或損壞，而泄漏或損壞部位又未見明顯的塑性變形，那常常是由應力腐蝕而造成的。識別應力腐蝕的主要依據(jù)是裂紋特征和斷口形貌。①裂紋特征：應力腐蝕的宏觀裂紋均起自于不銹鋼表面且分布具有明顯的局部性；裂紋的走向與所受應力，特別是與殘余應力有密切關系；裂紋常呈龜裂紋的微觀形貌多為