إحدى القضايا الرئيسية التي يجب مراعاتها عند تصميم الصمام واختيار المواد هي درجة حرارة تشغيل الصمام. من أجل توحيد درجة حرارة العمل المناسبة للمادة الرئيسية للصمام، يجب تحديد درجة حرارة العمل المناسبة للمادة الرئيسية للصمام المستخدمة في الصناعات البتروكيماوية والكيميائية والأسمدة والطاقة الكهربائية والصناعات المعدنية في بلدي من جوانب خصائص المواد أنواع مختلفة من فولاذ الصمامات ودرجات السبائك وما يتصل بها من متطلبات وضعت لوائح واضحة لتصميم وتصنيع وفحص منتجات الصمامات. بالإضافة إلى ذلك، من جوانب الإدارة الفنية وإدارة الإنتاج وشراء المواد، يجب اختيار كل نوع من الفولاذ بأداء شامل جيد، وليس من المناسب استخدام الكثير من درجات الفولاذ ودرجات السبائك لمنع الارتباك.
1 نظرة عامة
إحدى القضايا الرئيسية التي يجب مراعاتها عند تصميم الصمام واختيار المواد هي درجة حرارة تشغيل الصمام. من أجل توحيد درجة حرارة العمل المناسبة للمادة الرئيسية للصمام، يجب تحديد درجة حرارة العمل المناسبة للمادة الرئيسية للصمام المستخدمة في الصناعات البتروكيماوية والكيميائية والأسمدة والطاقة الكهربائية والصناعات المعدنية في بلدي من جوانب خصائص المواد أنواع مختلفة من فولاذ الصمامات ودرجات السبائك وما يتصل بها من متطلبات وضعت لوائح واضحة لتصميم وتصنيع وفحص منتجات الصمامات. بالإضافة إلى ذلك، من جوانب الإدارة الفنية وإدارة الإنتاج وشراء المواد، يجب اختيار كل نوع من الفولاذ بأداء شامل جيد، وليس من المناسب استخدام الكثير من درجات الفولاذ ودرجات السبائك لمنع الارتباك.
ظروف درجات الحرارة المنخفضة
2.1 مادة الصمام المبردة
صمامات درجة حرارة منخفضة للغاية [-254 (الهيدروجين السائل) ~ -101 درجة مئوية (إيثيلين)] يجب أن تكون المادة الرئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أو سبائك النحاس أو سبائك الألومنيوم مع شبكة مكعبة مركزية الوجه. يجب أن تتوافق الخواص الميكانيكية ذات درجات الحرارة المنخفضة بعد المعالجة الحرارية، وخاصة تأثير درجات الحرارة المنخفضة، مع متطلبات المعيار.
يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي التالي لتصنيع الصمامات المبردة. ASTM A351 CF8M وCF3M وCF8 وCF3 وASTM A182 F316 وF316L وF304 وF304L وASTM A433 316 و316L و304 و304L وCF8D (مصمم من قبل مصنع Lanzhou لصمامات الضغط العالي، رمز المصنع القياسي GFQ{{ 15}}). يجب معالجة جسم الصمام أو غطاء المحرك أو البوابة أو القرص الخاص بصمام درجة الحرارة المنخفضة للغاية تبريدًا بالنيتروجين السائل (-196 درجة) قبل الانتهاء.
2.2 مادة الصمام المبردة
المواد الرئيسية المناسبة للصمامات ذات درجة الحرارة المنخفضة (-100--30 درجة) تشمل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ذو درجة الحرارة المنخفضة والفولاذ الحديدي والمارتنسيتي للأجزاء الحاملة للضغط ذات درجة الحرارة المنخفضة.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لدرجات الحرارة المنخفضة يشمل ASTM A351 CF8M وCF3M وCF8 وCF3 وASTM A182 F316 وF316L وF304 وF304L وASTM A433 316 و316L و304 و304L وCF8D.
يتضمن الفولاذ الحديدي والمارتنسيتي للأجزاء ذات الضغط المنخفض درجة ASTM A352 LCA (-32 درجة)، LCB، LCC (-46 درجة)، LC1 (-59 درجة)، LC2، LC211 ({{ 7}} درجة ) و LC3 ( -100 درجة ).
السعر الأساسي للمواد في معيار ASTM A352 منخفض، ولكن يجب أن يتمتع التركيب الكيميائي بمعايير رقابة داخلية موثوقة وصارمة للغاية في المصنع أثناء الصهر. عملية المعالجة الحرارية معقدة، وتحتاج إلى معالجات تبريد وتلطيف متعددة لتلبية متطلبات صلابة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة التي يتطلبها المعيار، ودورة الإنتاج طويلة. عندما لا تلبي صلابة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة المتطلبات القياسية، فلا يُسمح باستخدامها كالفولاذ ذي درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، يتم استخدامه فقط عندما تكون دفعة الإنتاج كبيرة ويمكن صهرها في الفرن، ويتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بشكل عام.
3. ظروف عمل غير قابلة للتآكل
عندما يكون وسط عمل الصمام عبارة عن مواد غير قابلة للتآكل مثل الماء والبخار والهواء والزيت، يتم استخدام الفولاذ الكربوني بشكل عام. يشير الفولاذ الكربوني للصمامات إلى الفولاذ المصبوب WCB والفولاذ المصبوب WCC والفولاذ المطروق ASTM A105 في معيار ASTM A216. درجة حرارة العمل المناسبة للفولاذ الكربوني للصمامات هي -29-425 درجة. ومع ذلك، من أجل السلامة، مع الأخذ في الاعتبار أن درجة حرارة العمل للوسط قد تتقلب، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الخدمة للفولاذ الكربوني العام 400 درجة.
4. ظروف التآكل
4.1 فولاذ الكروم والموليبدينوم ذو درجة الحرارة العالية
الفولاذ المصبوب ذو درجة الحرارة العالية Cr-Mo المستخدم للصمام يعتمد بشكل أساسي WC6، WC9 وC5 (ZG1Cr5Mo) في معيار ASTM A217، والمواد المتداول المقابلة هي F11، F22 وF5 في ASTM A182 على التوالي.
⑴ فولاذ الموليبدينوم والكروم منخفض الكروم
يتضمن فولاذ الموليبدينوم والكروم منخفض الكروم WC6 وWC9 وF11 وF22. وسط العمل المطبق هو الماء، البخار والهيدروجين، وهو غير مناسب للمنتجات النفطية المحتوية على الكبريت. درجة حرارة العمل المناسبة لـ WC6 وF11 هي -29-540 درجة، ودرجة حرارة العمل المناسبة لـ WC9 وF22 هي -29-570 درجة.
⑵ الكروم خمسة الموليبدينوم الصلب درجة حرارة عالية
يحتوي الفولاذ ذو درجة الحرارة العالية من الكروم وخمسة الموليبدينوم على C5 (ZG1Cr5Mo) وF5، ووسط العمل القابل للتطبيق هو الماء، البخار، الهيدروجين والزيت المحتوي على الكبريت، إلخ.
إذا تم استخدام C5 (ZG1Cr5Mo) لبخار الماء، فإن درجة حرارة العمل القصوى تكون 600 درجة. عند استخدامه في وسائط العمل مثل الزيوت المحتوية على الكبريت، تكون درجة حرارة العمل القصوى 550 درجة. لذلك، يشترط أن تكون درجة حرارة التشغيل لـ C5 (ZG1Cr5Mo) أقل من أو تساوي 550 درجة.
4.2 الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للأحماض
يشير الفولاذ المقاوم للأحماض المقاوم للصدأ إلى الفولاذ المقاوم للأحماض من الكروم والنيكل أو الكروم والنيكل والموليبدينوم المستخدم في صناعات البتروكيماويات والكيماويات والأسمدة لمقاومة التآكل مثل حمض النيتريك وحامض الكبريتيك وحمض الأسيتيك والأحماض العضوية. يستخدم الفولاذ المصبوب المقاوم للصدأ والمقاوم للأحماض بشكل أساسي CF8، CF8M، CF3، CF3M، CF8C، CD-4MCu وCN7M في معيار ASTM A743 أو ASTM A744، والمواد المتداول المقابلة هي F304، F316، F304L في معيار ASTM A182 وF316L وF347 وF53 والولايات المتحدة UNS N08020.
⑴Cr-Ni الفولاذ المقاوم للصدأ
يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ والمقاوم للأحماض Cr-Ni على CF8، وCF3، وF304، وF304L، وCF8C، وF347، وهو مناسب للأحماض المؤكسدة مثل حمض النيتريك كوسط عمل. الحد الأقصى لدرجة حرارة العمل أقل من أو يساوي 200 درجة.
⑵Cr-Ni-Mo الفولاذ المقاوم للصدأ
يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ والمقاوم للأحماض Cr-Ni-Mo على CF8M وCF3M وF316 وF316L، وهو مناسب لتقليل الأحماض مثل حمض الأسيتيك كوسيلة عمل.
يمكن لـ CF8M وCF3M وما إلى ذلك أن تحل محل CF8 وCF3، لكن لا يمكن لـ CF8 وCF3 أن تحل محل CF8M وCF3M. ولذلك، فإن الصمامات الفولاذية المقاومة للصدأ والمقاومة للأحماض في الولايات المتحدة وبلدان أخرى تستخدم بشكل رئيسي CF8M وCF3M، وتكون درجة حرارة العمل القصوى أقل من أو تساوي 200 درجة.
⑶ سبيكة CN7M
تتمتع سبيكة CN7M بمقاومة جيدة للتآكل بشكل عام، وتستخدم على نطاق واسع في ظروف التآكل القاسية، بما في ذلك حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وحمض الهيدروفلوريك وحمض الهيدروكلوريك المخفف والقلويات الكاوية ومياه البحر ومحلول ملح الكلوريد الساخن، وما إلى ذلك، وهي متوفرة بشكل خاص في حامض الكبريتيك مع بتراكيز مختلفة ودرجات حرارة في حدود أقل أو يساوي 70 درجة. درجة حرارة الخدمة لسبيكة CN7M وUNS N08020 هي -29-450 درجة.
⑷ الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين
الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (الجدول 1) عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مقوى بالترسيب، والذي يحتوي على 35% إلى 40% أوستنيت في مصفوفة الفريت، وقوة خضوعه تبلغ حوالي ضعفي قوة 19Cr-9Ni الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. مرات، ولها صلابة عالية واللدونة جيدة وصلابة التأثير. إنها مناسبة بشكل خاص للاستخدام في ظل ظروف العمل المسببة للتآكل لكل من التآكل والتآكل، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في ظروف العمل الحمضية القوية للأكسدة والاختزال، ولها مقاومة خاصة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في البيئات التي تحتوي على الكلور. درجة حرارة الخدمة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج CD-4MCu وCD3MN وCE3MN وF53 هي -29-316 درجة.
4.3 سبائك النيكل المقاومة للتآكل
إن صمامات سبائك النيكل المقاومة للتآكل هي أساسًا سبائك المونيل المصبوبة (M35-1)، وسبائك النيكل المصبوب (CZ-100)، وسبائك Inconel (CY-40)، وHastelloy B (N{ {5}}MV) في معيار ASTM A494. ، N-7M) وHastelloy C (CW-12MW، CW-7M، CW-6MC، CW-2M).
مواد دحرجة سبائك Monel المستخدمة في صمامات سبائك Monel المقاومة للتآكل هي بشكل أساسي UNS N04400 (Monel 400) و UNS N05500 (Monel K500). لا توجد مادة ملفوفة مقابلة لسبائك النيكل المصبوب، والمواد المدرفلة لسبائك Inconel هي Inconel 600 وInconel 625، إلخ.
⑴ مونيل
تتميز سبائك المونيل (المونيل) بالقوة والمتانة العالية، وخاصة أنها تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل لتقليل الأحماض والقلويات القوية ومياه البحر. لذلك، يتم استخدامه عادة لتصنيع المعدات والصمامات لنقل حمض الهيدروفلوريك، محلول ملحي، وسط محايد، ملح قلوي وحمض مختزل، كما أنه مناسب لغاز الكلور الجاف، غاز كلوريد الهيدروجين، غاز الكلور بدرجة حرارة عالية 425 درجة وغاز الكلور بدرجة حرارة عالية 450 درجة. درجة حرارة غاز كلوريد الهيدروجين، وما إلى ذلك. متوسطة، ولكنها ليست مقاومة للتآكل في الوسائط المحتوية على الكبريت والوسائط المؤكسدة (مثل حمض النيتريك والوسائط التي تحتوي على نسبة عالية من الأكسجين). رمز مادة الصمام هو سبيكة Monel ككل، والاسم الرمزي لمادة الصمام هو سبيكة Monel، والاسم الرمزي لمادة الصمام هو C/M عندما يكون الغلاف من الفولاذ الكربوني، والاسم الرمزي لمادة الصمام هو P/M عندما تكون القشرة CF8. عندما يكون الجسم CF8M، فإن رمز مادة الصمام هو R/M. درجة حرارة العمل المناسبة لسبائك Monel M35-1 وMonel 400 وMonel K500 هي -29-480 درجة.
⑵ سبائك النيكل المصبوبة
التركيب الكيميائي لسبائك النيكل المصبوب (CZ-100) هو 95%Ni و1.00%C، ولا توجد مادة مدرفلة مقابلة. عندما يتم استخدام CZ-100 في درجة حرارة عالية، تركيز عالي أو محلول قلوي لا مائي، فهو يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل. غالبًا ما يستخدم CZ-100 في إنتاج الكلور القلوي بتركيز عالي للتآكل (بما في ذلك الصودا الكاوية اللامائية المنصهرة) وفي المناسبات التي لا تستطيع فيها المعادن مثل النحاس والحديد تلويث المنتجات. رمز المادة لصمام سبائك النيكل المصبوب CZ-100 هو Ni. درجة حرارة العمل المناسبة لسبائك CZ-100 هي -29-316 درجة.
⑶ سبيكة إنكونيل
يتم استخدام سبائك Inconel (Inconel) CY-40 وInconel 600 (ASTM B564 N06600) بشكل أساسي لمقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد، خاصة في وسط الكلوريد عالي التركيز. عندما يكون محتوى Ni أكبر من أو يساوي 45%، فإنه يكون له تأثير قوي على تأثير "المناعة" للتآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها أيضًا مقاومة التآكل الناتج عن غليان حمض النيتريك المركز، وحمض النيتريك المدخن، والغاز عالي الحرارة الذي يحتوي على الكبريت والفاناديوم، ومنتجات الاحتراق.
لقد تم استخدام سبيكة الإنكونيل على نطاق واسع في تصنيع مكونات أنظمة تغذية مياه الغلايات في محطات الطاقة النووية لأنها أكثر أمانًا من الفولاذ المقاوم للصدأ. وفي الوقت نفسه، فهو مناسب أيضًا للإنتاج الصناعي الذي يتطلب قوة عالية، وختم عالي الضغط، ومقاومة عالية للتآكل، ومقاومة التآكل الميكانيكي والأكسدة في درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، يستخدم مصنع الأسمدة الكيماوية الكبير سبيكة Inconel 600 أو Inconel 625 (درجة المنتج المدرفلة من Hastelloy CW-6MC) لتصنيع صمامات الأكسجين عالية الضغط (600-1500 LB) عالية التركيز، إلخ. كود المادة الخاص بصمامات CY-40 وInconel 600 موجود. درجة حرارة العمل المناسبة هي -29~650 درجة.
⑷ هاستيلوي
Hastelloy (Hastelloy) هو اسم تجاري يتضمن سلسلة من درجات السبائك المستخدمة بشكل رئيسي للصمامات المقاومة للتآكل وهي Hastelloy B (Hastelloy B) وHastelloy C (Hastelloy C).
درجات سبائك الصب الخاصة بـ Hastelloy B (Hastelloy B) هي N-12MV (N-12M-1) وN-7M في معيار ASTMA494 (تسمى بعض المواد N-12M-2، والمعروفة أيضًا باسم سبيكة Chlorimet2)، ودرجة التدحرج هي UNS N10665 في معيار ASTM B335. Hastelloy B مقاوم لتركيزات مختلفة من حمض الهيدروكلوريك، كما أنه مقاوم للأملاح والأحماض غير المؤكسدة. بالنسبة للصمامات المقاومة للتآكل من Hastelloy B، يجب اختيار Hastelloy B منخفض الكربون (N-7M) مع الأخذ في الاعتبار مقاومة التآكل ومقاومة التآكل بين الحبيبات. لا يحتوي كود المادة الخاص بسبائك Hastelloy على أي لوائح في صناعة الصمامات. يمكن التعبير عن رمز المادة لصمام Hastelloy B مباشرةً من خلال درجة سبيكة الصب الخاصة به. درجة حرارة العمل المناسبة لـ Hastelloy B هي -29 درجة -425 درجة.
درجات سبائك الصب الخاصة بـ Hastelloy C (Hastelloy C) هي CW-12MW (تسمى بعض المواد CW-12M-1) وCW-7M (CW{{4 }}M-2، والمعروفة أيضًا باسم سبيكة Chlorimet3) وسبائك Hastelloy C -276، درجة سبيكة الصب الخاصة بها هي سبيكة CW-6MC وHastelloy C-4، سبيكة الصب الخاصة بها الدرجة هي CW-2M. تتوافق Cast Hastelloy CW-7M وCW-12MW وCW-6MC وCW-2M مع الدرجات المتداولة UNS N10001 وUNS N10003 وUNS N10276 وUNS N06455 على التوالي. Hastelloy C مقاوم للتآكل بسبب المذيبات المؤكسدة وحمض الهيدروكلوريك منخفض التركيز وحمض النيتريك في درجة حرارة الغرفة.
4.4 سبائك التيتانيوم
يتمتع التيتانيوم (Ti) بقوة عالية، وخفيف الوزن، ومقاومة عالية للحرارة بدرجة كافية وصلابة في درجات الحرارة المنخفضة، وأداء معالجة جيد وأداء لحام. يتم استخدامه بشكل أساسي لصب التيتانيوم النقي وتزوير التيتانيوم النقي ZTA2 في إنتاج الصمامات.
يُظهر التيتانيوم مقاومة للتآكل أو مقاومة غير للتآكل أو حتى الحريق والانفجار للوسائط المسببة للتآكل بسبب ظروف العمل المختلفة مثل درجة الحرارة. ولذلك، ينبغي تحديد طبيعة (التركيز، ودرجة الحرارة، وما إلى ذلك) للوسط المستخدم بوضوح عند الطلب والتصميم.
تتمتع صمامات التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في مجموعة متنوعة من الوسائط المؤكسدة والشديدة التآكل والمحايدة.
يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في حمض النيتريك تحت نقطة الغليان وتركيز أقل من أو يساوي 80%. في حمض النيتريك المدخن، عندما يتجاوز محتوى ثاني أكسيد النيتروجين 2% ويكون محتوى الماء غير كافٍ، سوف ينفجر التفاعل بين التيتانيوم وحمض النيتريك المدخن. لذلك، لا يتم استخدام التيتانيوم بشكل عام في حمض النيتريك ذو درجة الحرارة العالية الذي يحتوي على أكثر من 80٪.
التيتانيوم ليس مقاومًا للتآكل في حمض الكبريتيك، والتيتانيوم لديه مقاومة معتدلة للتآكل في حمض الهيدروكلوريك. من المعتقد عمومًا أنه يمكن استخدام التيتانيوم النقي الصناعي في حمض الهيدروكلوريك بتركيز 7.5٪ عند درجة حرارة الغرفة، و 3٪ عند 6 0 درجة، و 0.5٪ عند 100 درجة. يمكن أيضًا استخدام التيتانيوم بنسبة 30% عند 35 درجة، و10% عند 60 درجة، و100% عند 60 درجة. في 3% حامض الفوسفوريك عند درجة .