حدثت مشاكل في الصمامات المخصصة

1.1الصمامات التي تحتوي على وسائط أكالة
وبحسب البيانات ، فإن الخسارة الاقتصادية الناتجة عن استبدال الصمامات بسبب التآكل في عام معين في الولايات المتحدة بلغت حوالي 120 مليون دولار أمريكي ، وبلغت الخسائر الناجمة عن تآكل حمض البوريك حوالي 93 مليون دولار أمريكي. سيشكل تآكل الصمامات خطرًا على عمر الخدمة وأداء السلامةالصمامات.
 
يشمل تآكل الصمامات بشكل أساسي التآكل الكهروكيميائي ، والتآكل المؤلم ، والتآكل الناتج عن الإجهاد ، وتقصف الهيدروجين ، والذي يمثل التآكل الكهروكيميائي نسبة كبيرة منه. العديد من الوسائط تآكل ، وحتى نفس الوسائط ستؤدي إلى تآكل الصمام بمعدلات ودرجات مختلفة تحت درجات حرارة وتركيزات وضغط مختلفة. تآكل كبريتيد الهيدروجين ، تآكل ثاني أكسيد الكربون وتآكل أيون الكلوريد هي التآكل الرئيسي الثلاثة الذي تواجهه معدات إنتاج الزيت تحت الماء. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تلبية متطلبات إزالة الشمع ومقاومة التحجيم ، تمت إضافة العديد من الكواشف الكيميائية ، والتآكل المعقد الناجم عن تراكب عوامل مختلفة هو السبب الرئيسي لفشل الصمامات تحت الماء. يمكن أن يحسن ما يلي تآكل الصمامات:
(1) حدد مادة الصمام المناسبة وفقًا لظروف العمل مثل الحموضة والقلوية والتركيز والتآكل للوسط. على سبيل المثال ، لن تتآكل صمامات الصلب الكربوني بسبب حمض الكبريتيك المركز ، ولكن عندما يكون تركيز حامض الكبريتيك أقل من 50٪ ، فإن معدل تآكل الفولاذ الكربوني سيكون سريعًا جدًا. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة جيدة للتآكل ، ولكن سيحدث تآكل شديد في حمض النيتريك المركز أعلى من 96٪.
(2) تحسين وتحسين الأجزاء التي تتآكل بسهولة في الصمام. بدءًا من التصميم ، قم بتحسين الأجزاء المعرضة للتآكل في الصمام ، مثل عدم استخدام الوصلات الملولبة قدر الإمكان ، وتجنب الهياكل المقعرة ، وإنشاء فتحات تصريف قدر الإمكان لتجنب التآكل الناجم عن نقص التدفق من الوسط.
(3) تطبيق المعالجة السطحية لل vavle. في ضوء مشاكل التكاليف المرتفعة والمعالجة الصعبة للمواد ذات المقاومة الجيدة للتآكل ، تعد تقنية معالجة السطح واحدة من أكثر الطرق المستخدمة على نطاق واسع في الوقت الحاضر ، أي طبقة من مادة مقاومة للتآكل متصلة بالسطح الداخلي للصمام لتجنب الاتصال المباشر بين معدن الصمام والوسيط ، مما يحسن مقاومة التآكل للصمام.
 
الفلور مادة ممتازة مقاومة للتآكل. في الوقت الحاضر ، يعتبر متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE) وبولي تترافلوروإيثيلين بروبيلين (FEP) وبولي كلورو ثلاثي فلورو الإيثيلين (PCTFE) الأكثر استخدامًا. الخصائص الفيزيائية المحددة موضحة في الجدول 1. فيما يتعلق بالترتيب الذري ، تحيط ذرات الفلور ببنية السلسلة الرئيسية لذرة الكربون ، وتعتبر رابطة الكربون والفلور واحدة من أقوى الروابط ، مما يجعل بنية الفلور مستقرة. بالإضافة إلى ذلك ، الفلور غير فلزي ، وله مزايا التزييت الذاتي ، ومقاومة الأحماض والقلويات ، ومقاومة المذيبات العضوية المختلفة التي لا تمتلكها المعادن.
 
الجدول 1 مقارنة بين PTFE و FEP و PCTFE

 
Some scholars have improved the wear resistance, thermal stability and other properties of fluorine through modification technology to expand their application scopes. Sasikala and others used Mg2SiO4 as a filler to prepare a Mg2SiO4-PTFE composite material. It was found through experiments that Mg2SiO4 could effectively improve the hardness and thermal conductivity of the material and reduce the porosity of PTFE. Bo Jiang investigated the effects of glass fiber, halloysite, molybdenum disulfide, and talc powder on PTFE under different ratios. The results show that the filler can effectively improve the friction and wear, thermal expansion and mechanical properties of the material, and compared with the two-dimensional system, the elongation at the break of the material is increased by 40.0%, the tensile strength 2.3% and the bending strength 7.1%. The performance is improved significantly. Hao Yang and others research the impact of Al2O3 filling on friction performance of polytetrafluoroethylene. The research results show that with the increase of Al2O3 content, the friction coefficient increases and the wear volume decreases. The friction coefficient and wear volume of PTFE under different Al2O3 content are shown in Figure 1 and Figure 2.
 
 
Figure 1 The distribution of friction coefficient of PTFE under different Al2O3 content
 
 
Figure 2 The distribution of PTFE wear volume under different Al2O3 content
 
Spraying is also a kind of anti-corrosion technology that is widely used in surface treatment. It is mainly used in conditions where corrosion is not serious, such as atmosphere, salt water, sea water, etc. You Wang summarized the application of various nanostructured coatings on foreign warships. Among them, the nanostructured Al2O3 or TiO2 coating can significantly improve the service life of the plunger valve, valve stem, end shaft and other components, and save annual maintenance costs up to tens of billions of dollars. The comparison of performance between Al2O3/TiO2 nanocoatings and ordinary coatings is shown in Table 2.
 
2.2 Low-temperature and ultra-low temperature valves
Ultra-low temperature valves are mainly used to transport liquid low-temperature media, such as ethylene, liquefied natural gas (LNG), liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid hydrogen and liquefied petroleum products. These types of media have temperatures lower than 150℃. The liquid expansion ratio is about 600:1, so the design of cryogenic and ultra-low temperature valves is significantly different from that of conventional valves. Low-temperature and ultra-low temperature valves have very high requirements on materials, and unqualified materials will reduce the overall performance of the housing and lead to leakages. Low-temperature and ultra-low temperature valves are required to have good sealing performance, and cryogenic treatment of the valve is required to make the metallographic structure of the material sufficiently stable and avoid brittle fracture caused by low temperatures.
 
Table 2 A comparison of performance of A12O3/TiO2 nano coatings and ordinary coatings

 

(1) Materials for cryogenic valves 

The material of low-temperature and ultra-low temperature valves needs to have good low-temperature resistance, compatibility with media, low thermal conductivity and good welding performance. Austenitic stainless steel is the most widely used low-temperature valve material because of its excellent low-temperature toughness.
 
Some scholars have compared valve materials and found that 316 stainless steel is more suitable for low-temperature valves than 304 stainless steel. The reason is that 316 stainless steel contains molybdenum, and molybdenum can effectively control the phase transformation. Because 304 stainless steel does not contain molybdenum, the significant martensitic transformation will lead to great local stress and deformation of the valve. The corresponding cryogenic treatment is required, and the cost is relatively high. It is more reasonable to choose 316 stainless steel. Qi Sun produced AISI 304 and Ni40, Ni60 cemented carbide by surface surfacing technology, analyzed the impact energy, fracture and intergranular structure, and proved that the material has good low-temperature performance.
 

(2) Cryogenic treatment

Austenitic stainless steel will undergo martensitic transformation in low temperatures and ultra-low temperatures, resulting in volume expansion, changes in shapes and sizes, which is not conducive to the valve's strength and sealing performance. Even 316 stainless steel does not undergo martensitic transformation, it will deform due to thermal stress caused by uneven cold shrinkage. In the actual processing process, the austenitic stainless steel will be cryogenically treated twice to ensure that the martensite is fully transformed and minimize the deformation of the valve under low temperatures and ultra-low temperatures.
 
Combined with the experiment, Weiwei Zhou used computer software to perform cryogenic treatment simulation, modify heat transfer coefficient, point out the main points of cryogenic treatment of austenitic stainless steel, and sum up the change rule of performance of austenitic stainless steel after comparing tests with different time and the number of cryogenic treatment. Xiao Liu and others studied the cryogenic treatment of 25 alloy steel and found that with the extension of cryogenic time and cryogenic times, the austenite structure was completely transformed into martensite structure, and the hardness and strength increased, that is, 52.6HRC and 1345MPa, the strain and linear expansion coefficient decreased, and the performance was stable at low temperatures. The distributions of hardness, elongation and yield strength of the specimens under different cryogenic treatments are shown in Figures 3 and 4.