2019-11-07
蝶閥是海水淡化裝置的重要配套產品 ,在海水淡化過程中應結合不同的系統工藝 ,選用閥門的結構和材質,以適應海水淡化行業產業化的工藝流程和特殊要求。
蝶閥的結構設計和密封形式是由海水的腐蝕特點和MED工藝參數決定的。海水的溫度一般在30℃左右，含鹽量約為3%，懸浮物含量為100-150mg/L，海水經過處理后（懸浮物約為20mg/L）進入淡化裝置。MED裝置的操作溫度在70℃一下。在MED裝置中，主系統的設備及閥門處于負壓狀態。因此部分閥門必須是真空設計的，閥桿具有三重0形圈密封，經過填料函的真快試驗和密封真空試驗完全達到了組織大氣漏入的設計要求。還是蝶閥的閥體處于膠套的完全包裹中，不會有海水滲入，保證閥桿不被腐蝕和防止大氣侵入管道。閥桿和蝶板采用方榫結構的連接形式。
（1）球墨鑄鐵+尼龍11涂層
粉末狀尼龍11的熔點為186℃，為保證涂層的穩定性及良好的粘合和性，將其用在蝶板涂層時的使用溫度不宜超過100℃，這個溫度也接近膠套的極限工作溫度。尼龍11涂層的蝶板與膠套之間的摩擦系數較小，因此開關時的力矩夜宵。尼龍11涂層經過了過年的驗證，適用于氯離子含量在0.03%（Wt）以下的海水工況蝶板的涂層。
（2）1.4408不銹鋼（或AISI316）+Halar
Halar是乙烯與三氟氯乙烯的交替共聚物，是需噴涂幾次就能達到理想的涂層厚度，每次噴涂最高厚度可達25δm，在Halar粉末噴涂過程中不需要加入溶劑或稀釋劑，使用安全，降低成本。還可避免使用有機溶劑可能帶來的中毒和爆炸的危險。Halar粉末涂層不需要接縫。Halar粉末涂層使用的烘烤溫度在260-290℃之間。通常Halar粉末涂層應用于不銹鋼和碳素鋼表面，其它金屬、玻璃、碳或陶瓷表面也已得到應用。
Halar涂層從低溫至150℃使用范圍內，具有良好的耐化學性能和絕緣性能。工業上常用的化學試劑幾乎都不能對Halar產生影響。它能夠抵抗的化學品包括強無機酸和有機酸、強堿、金屬刻溶劑、液氧、除苯胺和二甲胺以外的所有有機溶劑。此外與其他含氟聚合物一樣，Halar會被金屬鈉和鉀破壞，然而Halar對氫氧化鈉和氫氧化鉀具有很強的抵抗作用。
Ha lar是一種抗沖擊的韌性材料。它緊密的內 部結構使其成為耐磨性和防滲透性能最好的含氟聚合物之一。Hala r涂層蝶板的涂層厚度可達 600μm 以上,涂層抗壓可達到 210M Pa, 還可抗海水中顆粒雜質的沖刷。Halar涂層蝶板是最高性價比的耐海水腐蝕材料,其價格優于 316L。氯離子含量在 0104% (Wt) 以下的海水工況,可以采用此涂層的蝶板。
(3) 鋁青銅
鋁青銅具有良好的機械性能、可成型性和導熱性。同時在海水中具有良好的耐蝕性。它在海水中腐蝕的陰極過程是氧去極化,其腐蝕速度主要由氧的供給速度而定。鋁青銅在海水中能生成一層腐蝕產物薄膜 , 這層薄膜阻礙了氧向金屬表面擴散。它的耐海水腐蝕性能取決于這層有保護性的腐蝕產物膜。附著在銅表面的薄膜內層是氧化亞銅,外層是堿式氯化銅、氫氧化銅、堿式碳酸銅等的混合物。鋁青銅在海水中的腐蝕為點蝕和縫隙腐蝕。鋁青銅對海水流速敏感,超過臨界流速時,腐蝕速度急劇增加。海水蝶閥的鋁青銅蝶板,常用的牌號 G - Cu A l 10Fe (D IN 1705、1709, D IN 1714、1716)。與其相對應的中國牌號為 ZCuA l10Fe3 (原牌號為 ZQA l9 - 2)。氯離子含量在 0103% (W t) 以下的海水工況 ,可采用鋁青銅鑄造的蝶板。
(4) 不銹鋼
不銹鋼材料具有較強的耐腐蝕性 , 不銹鋼的晶間腐蝕和應力腐蝕在海水中不常見 , 但在海水中容易發生點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕。要想在海水中合理有效地應用不銹鋼,必須對它的腐蝕行為和規律有全面深入地了解。在低流速海水中 , 18 - 8型不銹鋼也容易遭受點蝕破壞。此時 , 如不采取陰極保護措施,則應采 用高 C r、M o的不銹鋼,它有極好的抗點蝕和縫隙 腐蝕的能力。在流速大于 112m /s的海水中 , 不銹 鋼表面能得到氧的充分供應,海生物難以附著,沉積物難以積聚,此時, 18 - 8型不銹鋼不會產生點 蝕。海水含鹽量在 3%以下 , pH值約為 615, 氯化 物 0101% (W t) 左右時 , 可以采用 316L 不銹鋼。對于其他工況,可按氯離子濃度來選擇蝶板的材質。0102% (W t) 以 下 , 可 選 用 ASTM A 890 / A 890M G rade 4A 雙相不銹鋼。0104% (W t) 以下 , 除了推薦用 114408不銹鋼 + Halar涂層蝶板外,也可選用 ASTM A 890 /890M G rade 5A 的雙相 不銹鋼 (表 3) 。0104% ～0105% (W t) 時 , 為了應對最嚴格的腐蝕工況 , 一般選擇超級奧氏體不銹鋼材蝶板,如 254SMO ( ASTM A 269 S31254 )、114529和 AL 6ZN (ASTM A 240 /A 240M N 08367) 。
超級奧氏體不銹鋼化學成分中114529和N08367的含鎳量約為25% , 而254SMO 只有18% , 但它對耐氯離子腐蝕性上幾乎沒有影響。試驗結果證明 , 254SMO 的點腐蝕電位高于AL16XN,具有更好的耐點蝕能力。由于鎳在現階段處于高價位,所以采用254SMO會帶來更佳的經濟效益。
耐海水腐蝕蝶閥的外表面防腐在海洋金屬材料設施中,常年不接觸海水的部分稱為海洋大氣的腐蝕環境。海水淡化用蝶閥 ,一般都處于該環境中。與陸地相比,這部分由風帶來的細小鹽顆粒沉積在閥門的外表面 ,其腐蝕要比內陸大得多。為此 ,應在蝶閥的閥體和執行機構的外表面進行防腐處理。例如 , PTFE +陽極處理或噴涂樹脂處理。從而提高金屬抵御海洋大氣腐蝕的能力。
海水淡化作為符合循環經濟理念的新興產業 正以其低能耗、低污染以及在工業廢水處理、濃鹽水綜合利用和化工等領域的嶄新應用前景,受到越來越多的重視。除此以外 ,我國自主研發的海水淡化裝置 ,已走出國門 ,在東南亞沿海國家的火力發電廠的淡水制備中 ,發揮重要作用。
