日本CKD電磁閥的選擇以及對溫度的要求

    日本CKD電磁閥的選擇以及對溫度的要求
    日本CKD電磁閥由于其閥后壓力突然大幅降低，各組分在氣相中的分壓迅速降低，黑水大量汽化，溶解在水中的酸性氣體逸出水面。氣液兩相在分離器中分開，氣相為頂部產(chǎn)物，其中易揮發(fā)組分較為富集；液相為底部產(chǎn)物，其中的難揮發(fā)組分獲得增濃。 齊魯煤氣化高壓黑水調節(jié)閥采用Masoneilan73000系列SWEEP長彎頸角式閥門，并在閥座出口配有文丘里擴散段。此系列閥門是Masoneilan公司專門為黑水、灰水介質等含固體雜質的控制而設計，可防止固體介質在閥內的淤積。其中，閥體材質選用ASTMA351Gr－CF3M不銹鋼；閥桿材質選用316L表面噴焊碳化鎢硬質合金，保證了閥桿與介質接觸部分的抗沖蝕能力；閥芯、閥座以及出口流道選用實體碳化鎢材料，可地防止介質的沖蝕；閥座與文丘里擴散段為整體式，閥頭和閥桿連為體，閥門維修、備件更換簡便；導向套和較大直徑的閥桿設計，對閥芯穩(wěn)定性、調節(jié)性及運動性都起決定作用，能解決在閃蒸工況時的閥桿高頻振動、噪聲問題，還可滿足相應較大的執(zhí)行機構推力要求。 此外，為了避免高壓黑水對高壓閃蒸罐的沖擊，在高壓黑水調節(jié)閥后設置角閥筒體，用以減緩高壓黑水及閃蒸氣對高壓閃蒸罐的沖擊。
    二、日本CKD電磁閥的使用情況
    2.1 運行工況及參數(shù)
    Texaco煤氣化黑水閃蒸系統(tǒng)工藝介質是來自氣化爐及洗滌塔產(chǎn)生的黑水，介質流中固體懸浮物和濁度較高，且含有Ca2＋、Mg2+、Cl－、S2－、CO32-、NH4+等多種離子，流經(jīng)黑水調節(jié)閥時會對閥體及閥內件產(chǎn)生沖刷腐蝕；加之調節(jié)閥前后壓差較大，高溫黑水減壓后瞬間會發(fā)生汽化，流速急劇增大，更加劇了對閥體、閥內件以及相關附件的沖蝕磨損。表1為齊魯煤氣化黑水閃蒸系統(tǒng)運行工藝參數(shù)。
    2.2 日本CKD電磁閥使用狀況
    齊魯煤氣化裝置2008年10月開車以來，高壓黑水調節(jié)閥故障頻發(fā)，平均使用壽命不足3個月，且多次發(fā)生因調節(jié)閥失效導致黑水閃蒸系統(tǒng)臨時停車處理情況，嚴重制約煤氣化裝置的穩(wěn)定運行；黑水調節(jié)閥及其相關附件的泄漏，造成大量黑水外溢，影響煤氣化裝置的現(xiàn)場工作環(huán)境。其失效模式主要表現(xiàn)為閥頭及閥座沖蝕嚴重，導致調節(jié)閥功能下降；閥頭與閥桿脫落、斷裂，導致使用失效；閥座擴散段抗沖蝕能力差，導致閥體、角閥下游筒體、三通以及筒體底蓋沖蝕泄漏等狀況。
    三、日本CKD電磁閥失效機理分析
    3.1 氣蝕和閃蒸破壞
    當高溫含固黑水通過調節(jié)閥節(jié)流口時，液體的壓力低于當時液體溫度下相應的飽和壓力，而且閥門后的出口壓力仍然低于相應的飽和壓力，所以液體通過調節(jié)閥節(jié)流口后，部分液體即發(fā)生汽化，產(chǎn)生兩相流，汽泡有時合并、破裂和產(chǎn)生蒸汽，形成閃蒸。 氣蝕和閃蒸過程中由于氣泡破裂會產(chǎn)生極大的沖擊力損傷調節(jié)閥的閥內件、閥體和管線的下游部分，給調節(jié)閥和管道的內表面造成沖蝕，同時也降低了調節(jié)閥的流通能力，尤其在高壓差的情況下，*硬度的閥芯、閥座也只能使用很短的時間；另外，氣蝕和閃蒸還會帶來閥芯的振動，這種振動包括垂直振動和水平振動，分別來自流體的垂直撞擊和水平撞擊，造成機械磨損和破壞，調節(jié)閥控制不可靠，閥桿折斷。
    (1)日本CKD電磁閥閥體耐壓等、使用溫度范圍和耐腐蝕和材質都不應低于工藝連接管道材質的要求，并應優(yōu)選用制造廠定型廠品。般情況選用鑄鋼或鍛鋼閥體。
    (2)日本CKD電磁閥的濕氣體和易燃的流體，不宜選用鑄鐵閥體。
    (3)日本CKD電磁閥環(huán)境溫度低于-20°C的場合不應選用鑄鐵閥體。
    (4)日本CKD電磁閥閥內件應能耐腐蝕、耐流體沖蝕以及耐流體經(jīng)節(jié)流產(chǎn)生空化、閃蒸時閥內件的氣蝕損壞。
    二、日本CKD電磁閥閥內件材料選擇
    (1)非腐蝕性流體般選用不銹鋼。
    (2)腐蝕性流體流體應根據(jù)流體的種類、濃度、溫度和壓力的不同，以及流體含氧化劑、流速的不同選擇合適的耐腐蝕材料。常用耐腐蝕材料有不銹鋼、20#合金、哈氏合金及鈦鋼。
    (3)對于流速大、沖刷嚴重的工況應選用耐磨材料。如經(jīng)過熱處理的9Cr18及17-1pH和具有緊固氧化層、韌質及疲勞強度大的鉻鉬鋼、C6X等材料。
    (4)嚴重磨損場合的材料選擇
    a.出現(xiàn)閃蒸、空化和含有顆粒的流體場合，閥芯、閥座表面進行硬化處理。
    b.當流體的狀態(tài)（其溫度與壓差座標的交點）處于溫度300°C及壓差為1.5Mpa兩點連接線以外的區(qū)域時，其閥芯、閥座應表面進行硬化處理。如表面堆焊接司太萊合金。
    三、日本CKD電磁閥閥體材質與溫度的對應關系
    (1)灰鑄鐵，適用于工作溫度在-15～200℃之間，公稱壓力PN≤1.6Mpa的低壓閥門。
    (2)日本CKD電磁閥可鍛鑄鐵，適用于工作溫度在-15～250℃之間，公稱壓力PN≤2.5Mpa的中低壓閥門。
    (3)球墨鑄鐵，適用于工作溫度在-30～350℃之間，公稱壓力PN≤4.0Mpa的中低壓閥門。
    (4)碳素鋼（WCA，WCB，WCC），適用于共走溫度在-29~425℃之間的中壓閥門，其中16Mn、30Mn工作溫度為-40～450℃之間，常用來代替ASTM A105。
    (5)低溫碳鋼（LCB），適用于工作溫度在-46～3445℃之間的地位閥門。
    (6)合金鋼（WC6，WC9）,適用于工作溫度在-29～650℃之間的腐蝕性介質的高溫高壓閥門。
    (7)奧氏體不銹鋼，適用于工作溫度為-196～600℃的腐蝕性介質的閥門。
    (8)蒙乃爾合金，主要適用于含氫氟介質的閥門中。
    (9)鑄銅合金，主要適用于工作在溫度在-273~200℃之間的氧氣管路用閥門中。