為閥門部件和涂層選擇非金屬材料

作者：中鼎閥門 時間：2024-12-07 06:10:28 閱讀：

摘要：本文詳細描述了如何為閥門部件和涂層選擇合適的非金屬材料方面相關介紹。

非金屬材料通常用于閥門部件。為閥門設計和特定應用條件選擇非金屬材料對于確保產品可靠性至關重要。與閥門設計中使用的金屬材料一樣，為滿足可靠性目標選擇非金屬材料對于實現組件在預期應用中的設計功能非常重要。在本文中，我們討論了一些關鍵領域，以幫助設計和選擇非金屬材料。

將非金屬材料納入閥門設計

從設計/制造的角度來看，在選擇材料時，您需要清楚目標部件的功能。是動密封嗎？是靜密封嗎？是壓力邊界還是壓力控制元件？

對于工業閥門中的壓力邊界元件，非金屬材料不如金屬材料普遍。我們看不到非金屬材料在工業閥門中得到廣泛應用的原因之一是缺乏為其使用提供認可和指導的規范或標準。一些行業將使用非金屬壓力邊界材料（例如玻璃纖維增強塑料復合材料），因為這些材料在化學相容性方面比金屬材料更適合。復合材料可以在許多酸服務中提供卓越的化學相容性，因此為服務選擇合適的材料可以提供整體產品可靠性。

此外，請考慮：

• 耐化學性和物理性能

• 撓曲模量和抗蠕變性

• 制作非金屬零件的加工方法：需要什么專業知識，設備成本是多少？

從應用的角度來看，請注意閥門將遇到的條件：

• 流動介質的化學成分（至關重要）

• 彈性體襯里必須能承受化學侵蝕和膨脹

• 材料的溫度限制

• 流體的固體含量（如果有）（是否存在磨損風險？）

• 流速或速度

閥門中使用的非金屬材料的特性

了解材料特性對于為閥門設計功能和應用兼容性選擇合適的材料至關重要。應理解構造材料的化學和物理特性以使用特定材料。

材料的化學性質決定了它是否可以在特定應用中使用，包括：

• 化學相容性/耐腐蝕/耐化學性

• 結晶度

• 滲透

• 導電性

• 食品安全

需要考慮材料的物理特性以確保功能性能，包括在各種操作條件下：

• 強度：拉伸、屈服、壓縮

• 伸長

• 彎曲模量

• 壓縮變形

• 負載變形

• 硬度（邵氏硬度計）

• 體積變化：膨脹，特別是由于流動介質

• 耐磨性

• 抗擠壓性

• 溫度額定值：給定溫度范圍內的性能（圖 1 顯示示例）

同樣重要的是要知道，沒有兩種相同類型的材料可能具有相同的特性。這里有兩個例子：

彈性體特性高度依賴于“配方”和“成分品牌”，因此成分品牌的變化可能會導致材料特性發生意想不到的變化。

聚合物的機械性能高度依賴于材料的加工（配方）；材料特性與材料的結晶度直接相關，而結晶度由熱處理決定。熱處理的任何變化都將與機械性能的變化相關聯。

兼容性至關重要

材料制造商非常了解他們的產品并提供化學相容性信息，通常在如圖 2 所示的圖表中。

請注意，在第二列中，FEP/TFE/PFA（含氟聚合物）材料顯示出非常適合與列出的所有化學品一起使用。也就是說，這種類型的材料不一定適用于所有情況；極具挑戰性的流動（例如熔融硫磺）可能會導致問題。

在類似的橡膠材料指南中，您會看到溶脹率或降解率，而不是金屬的腐蝕率。尋找一種與流經該管道的任何物質相容的材料。

錯誤應用材料的示例：

• PEEK在室溫下完全溶于濃硫酸。

• 當存在碳氫化合物時，EPDM 彈性體會膨脹和分解，即使是微量的碳氫化合物。根據制造商的建議，改用丁腈橡膠或氟橡膠。

• 聚丙烯非常適合稀釋和濃縮無機酸和堿，但氯化烴會導致它膨脹和軟化。

• 存在蒸汽時，EPDM 彈性體會膨脹。

• O 形環或平墊圈的膨脹實際上可能會改善靜態密封，但在蝶閥襯里的動態密封中，例如，襯里的膨脹可能會導致閥門循環時撕裂