在金属波纹管阀门中,金属波纹管组件在阀杆与阀体内的工艺流体之间提供了可轴向移动的金属壳体,形成动密封。波纹管在承受阀杆的压缩与拉伸的同时承受介质的压力、温度和腐蚀,确保阀门在寿命周期内实现零泄漏。随着波纹管在阀门行业的普遍应用,对波纹管的技术要求也不断提高。阀门用金属波纹管不断向耐高压、耐高温、耐腐蚀和长寿命方向发展。
阀门用波纹管材料基本要求
适于生产波纹管的材料必须具有良好的塑性、高的弹性极限、抗拉强度和疲劳强度,良好的焊接性能,稳定的弹性性能。奥氏体不锈钢因具有这些性能特点,被广泛用于制造波纹管。
耐高压
耐压是对阀门及波纹管的基本要求,但随着阀门压力等级的升高,波纹管壁厚增加和刚度加大,给阀门开启及波纹管制造都增加了难度。波纹管生产厂家一般不单纯增加壁厚,而是通过增加层数的方法提高产品耐压力,同时降低了波纹管的轴向刚度,减小阀门开启力。公称压力15MPa(900lb)以下的奥氏体不锈钢材料波纹管壁厚范围一般为0.1～0.3mm,层数1～6层。该压力等级下的波纹管具有一定通用性,已形成系列产品。当压力达到25MPa(1500lb)以上时,要根据阀门口径和工作温度选择合适的材料,由波纹管专业生产厂家设计生产。
耐腐蚀
非金属材料耐腐蚀性能优良,衬氟塑防腐阀门应用广泛,四氟波纹管阀门也有一定的应用领域。但因非金属材料强度和耐热性都较低,一般使用温度不超过150℃,应用范围受到限制。以304、316L为代表的奥氏体不锈钢可以应对腐蚀性较弱的工况,但要对抗例如氯碱行业的湿氯腐蚀以及其他苛刻腐蚀性工况时,必须采用耐腐蚀性能优良的耐腐蚀合金材料。耐蚀合金的耐点蚀以及缝隙腐蚀的能力常用耐点腐当量(PRE)值表征,PRE值根据式(1)计算。
PRE=%Cr+3.3×%Mo+16×%N(1)
PRE值越高,合金的临界缝隙腐蚀温度(CCT)和临界点蚀温度(CPT)越高。从表1可以看到,几种耐蚀合金的PRE值较304和316L的PRE值高很多。
耐高温
工作温度高于450℃的阀门称为高温阀门。奥氏体不锈钢的推荐工作温度最高为400℃,所以高温阀门必须选用耐高温合金材料。