Что такое руководство покупателя для Шаровой кран для агрессивных сред?

Ball valves are commonly employed in corrosive media industries such as chemical processing, oil and gas, water treatment, and pharmaceuticals. When working with corrosive media, selecting appropriate ball valve materials is critical to ensuring the valve’s safety, efficiency, and lifetime.

По многим причинам шаровые краны предпочтительнее других кранов в агрессивных средах.

• Простой дизайн:Конструкция шарового крана уменьшает количество компонентов, подверженных коррозии. Шаровые краны имеют меньше внутренних деталей, чем другие типы кранов, такие как шаровые или задвижки, а это значит, что коррозионная среда может повредить меньшее количество поверхностей.
• Плотное закрытие:Шаровые краны имеют диск в форме шара, который вращается, чтобы контролировать поток жидкости через клапан. Когда шар закрыт, он создает плотное уплотнение с корпусом крана, предотвращая утечку. Благодаря этому шаровые краны подходят для использования в местах, где даже незначительная утечка может привести к серьезным проблемам.

Причины коррозии шаровых кранов

Коррозия - это постепенное разрушение металла, вызванное химическими или электрохимическими реакциями с окружающей средой. Коррозия шаровых кранов может привести к утечкам, поломке крана и другим эксплуатационным проблемам, например, к застреванию шара внутри крана. 

Коррозия шаровых кранов может быть вызвана различными обстоятельствами, включая воздействие агрессивных химических веществ, высоких температур и высокого давления. Шаровые краны могут подвергаться коррозии по разным причинам.

• Воздействие коррозионных сред:При воздействии агрессивных сред, таких как морская вода или кислотные растворы, шаровые краны, изготовленные из определенных материалов, таких как углеродистая сталь или чугун, подвержены коррозии. Коррозия также может возникнуть при контакте крана с кислотами, щелочами или хлором.
• Гальваническая коррозия:Когда два разнородных металла соприкасаются друг с другом в присутствии электролита, возникает гальваническая коррозия. Когда для корпуса, шара и штока шарового крана используются разные материалы, это может произойти. Если электрохимические характеристики этих материалов различны, протекание электрического тока может вызвать коррозию.
• Эрозия-коррозия:Mechanical wear and chemical attack induce erosion-corrosion. This can happen in ball valves that are subjected to high-velocity flows or abrasive fluids. The fluid’s mechanical movement can wear away the protective oxide layer on the valve surface, exposing the underlying metal to corrosion.
• Коррозия, вызванная микроорганизмами:Коррозия, вызванная микроорганизмами (КМК), возникает под воздействием микроорганизмов, поселившихся на поверхности шаровых кранов, таких как бактерии и грибки. Эти микроорганизмы способны образовывать кислоты и другие агрессивные химические вещества, которые могут воздействовать на металлическую поверхность и вызывать коррозию.

Как выбрать шаровые краны для агрессивных сред

Выбор материала

Общие материалы

В зависимости от области применения могут использоваться такие материалы, как нержавеющая сталь, титан, хастеллой и другие сплавы. Эти материалы отличаются коррозионной стойкостью и способностью переносить воздействие агрессивных химических веществ и условий.

• Нержавеющая сталь 316 рекомендуется для чрезвычайно агрессивных ситуаций, в то время как нержавеющая сталь 304 подходит для слабоагрессивных сред. Узнайте, как сделать выбор между нержавеющей сталью 316 и 304.
• Пластиковые шаровые краны, такие как ПВХ и ХПВХ, отличаются высокой коррозионной стойкостью, но могут не подойти для использования при высоких температурах. Обычно они рассчитаны на максимальную температуру 60 °C.
• Клапаны с мягким седлом, изготовленные из эластичных эластомерных материалов, таких как FKM, FFKM или EPDM, обеспечивают превосходное уплотнение в агрессивных средах.

На что влияют концентрация, давление и температура?

Различные материалы по-разному реагируют на разные вещества и ситуации, что затрудняет выбор оптимального варианта. Например, серная кислота в небольших количествах может разъедать сталь, в то время как высокие концентрации могут образовывать защитный слой. Водород повреждает сталь только при высоких температурах и давлении, а хлор не очень коррозионен в сухом состоянии, но может быть очень коррозионным во влажной среде. При выборе подходящего материала для корпуса клапана необходимо учитывать такие параметры, как устойчивость к давлению и температуре, стоимость и доступность, а также предотвращение коррозии.

Дизайн

• Меньше щелей:Шаровые краны, используемые в агрессивных средах, имеют конструкцию, снижающую риск коррозии, например, меньшее количество щелей или мертвых зон, где может скапливаться агрессивная среда. Полнопортовый шаровой кран также может уменьшить скопление агрессивной среды, но шаровой кран с уменьшенным портом может быть более подвержен скоплению и коррозии.
• Двойная система уплотнения:Двойная система уплотнений на антикоррозийном шаровом кране обеспечивает дополнительный уровень защиты от агрессивных сред. Эта система обычно имеет два комплекта уплотнений, чтобы предотвратить попадание агрессивной среды в клапан и повреждение внутренних компонентов.
• Протектор стебля:A ball valve’s stem is a vital component that is prone to corrosion. A stem protector may be included in anti-corrosive ball valves to protect the stem from corrosive medium exposure. This can be accomplished by employing corrosion-resistant coatings or materials.

Покрытия

Покрытия образуют барьер между металлом и агрессивной средой, предотвращая прямой контакт и снижая риск коррозии. Примерами покрытий являются тефлоновые, эпоксидные и другие полимерные покрытия. Для защиты от коррозии и увеличения срока службы клапана шток и шар могут быть покрыты коррозионностойким веществом, например PTFE.

Corrosive Media’s Material Compatibility

Серная кислота

• Нержавеющая сталь (SS316):При концентрации до 20% и температуре до 150 °C (302°F) SS 316 обладает высокой устойчивостью к воздействию серной кислоты. Однако при более высоких концентрациях и температурах она может корродировать.
• Хастеллой:Хастеллой обладает высокой стойкостью к серной кислоте при концентрации до 70% и температуре до 100 °C (212 °F). При более высоких концентрациях и температурах он может корродировать.
• Полипропилен (PP):При концентрации до 70% и температуре до 80 °C (176 °F) полипропилен устойчив к воздействию серной кислоты. Однако его не следует использовать с концентрированной серной кислотой или при более высоких температурах.
• PTFE (тефлон):При концентрации до 98% и температуре до 200 °C (392 °F) ПТФЭ очень устойчив к воздействию серной кислоты. Однако он не подходит для работы под высоким давлением.
• Витон:Витон чрезвычайно устойчив к воздействию водной серной кислоты. Однако он не подходит для работы под высоким давлением.
• В условиях высокого давления и высоких температур керамические шаровые краны являются более дорогой альтернативой.

Соляная кислота

• ПВДФ, ПТФЭ, Хастеллой С и титан

Азотная кислота

• Концентрированная азотная кислота (выше 70%):Шаровые краны из таких материалов, как хастеллой C, титан или цирконий, рекомендуются благодаря их превосходной коррозионной стойкости в высокоокислительных средах.
• Разбавленная азотная кислота (ниже 70%):Такие материалы, как нержавеющая сталь, PTFE или FKM, могут использоваться для шаровых кранов, работающих в разбавленных растворах азотной кислоты при низких давлениях и температурах.
• Азотная кислота при высокой температуре и высоком давлении: Благодаря высокой прочности и коррозионной стойкости при повышенных температурах такие материалы, как инконель или монель, идеально подходят для шаровых кранов, работающих при высокой температуре и высоком давлении в растворе азотной кислоты.

Хлор

• Хастеллой C-276, титан, монель и ПВХ

Аммиак

• Нержавеющая сталь 316, PTFE (для аммиака 10%)

Спирты, кетоны, эстеры, эфиры

• Спирты:Нержавеющая сталь
• Кетоны:Кетоны обладают высокой реакционной способностью и могут повредить некоторые материалы клапанов. Например, ацетон может растворить некоторые типы пластиковых клапанов.
• Для некоторых кетонов могут подойти клапаны из нержавеющей стали и латуни, но конкретные рекомендации следует запрашивать у производителя клапанов.
• Эстеры:Эфиры и клапаны из нержавеющей стали часто совместимы. Некоторые эфиры, например этилацетат, более агрессивны и могут потребовать нанесения покрытий.
• Эфиры:Эфиры очень реакционноспособны и могут повредить некоторые материалы клапанов. Клапаны из нержавеющей стали и латуни подходят для использования, хотя конкретные рекомендации следует запрашивать у производителя клапанов.