陶瓷内件调节阀如何研制？

1 概述

    腐蚀、磨损与气蚀是调节阀失效的主要原因之一。目前，腐蚀性流体的流量控制系统，一般采用耐腐蚀合金或聚四氟乙烯衬里等材料制造耐腐蚀调节阀。而对含有固体颗粒或高压差引起空蚀等流体控制系统，一般采用调质热处理合金为调节阀内件材料制造耐磨调节阀。根据使用情况分析，聚四氟乙烯等衬里的调节阀耐热及耐磨性差。耐腐蚀耐磨损合金材料制造的调节阀。使用时间虽然比普通调节阀长，但达不到预期时间。如某炼油厂在柴油加氢装置脱硫废液罐液位调节系统安装的国外进口的耐腐蚀调节阀，仅使用1~2个月，长约不超过3个月，因阀关不严，泄漏严重，自控系统完全失效，只能由人工操作。此时虽然阀体和执行机构性能良好，但也必须更换新阀，造成生产成本增加，还给生产安全带来隐患。

    2 新型调节阀

    调节阀腐蚀和磨蚀的核心部件是对流体以接触切断方式工作的节流阀瓣与阀座的表面。这样，选择制造阀瓣和阀座材料是解决调节阀耐腐蚀耐磨蚀的重要途径。

    由于现有调节阀材料不适用于特殊工况耐腐蚀和耐磨损的要求，因此采用特种陶瓷（>97%AL₂O₃）为材料，设计制造调节阀的内件（阀瓣和阀座），如套筒式调节阀的内件（图1）。该陶瓷与不锈钢的耐腐蚀性能对比见表1，其表面硬度≥85HRC，抗压>230MPa，抗弯>230MPa，耐温1400℃，50~140℃时急冷急热达200次无裂纹。

表1 不锈钢与特种陶瓷的扁蚀性能对比

    套筒的流通面积随行程的分布是按低压降比调节阀技术设计，即工作流量特性为线性或等百分比，并可在阀的压降比为0.06~0.18低压降比下运行。套筒式调节阀的l陶瓷内件（图1）配以现有调节阀的其余部件，组成新及耐高温，因此延长了阀门的使用寿命，节约的耐腐蚀耐磨损调节阀。

    3 应用

    新型陶瓷内件调节阀于2001年11月在某炼油厂300万t/a轻柴油加氢脱硫废液罐液位控制系统中应用（图2），系统正常运行至今，表明新型阀门经受住该处流体的强腐蚀作用，确保了生产的正常安全运行，并节约了大量维修更新阀门的费用。

    4 结语

    陶瓷内件的套简式调节阀耐腐蚀、耐磨损及耐高温，因此延长了阀门的使用寿命，节约了费用，也节约了制造调节阀内件的稀有金属。陶瓷材料虽然存在脆性，不抗冲击，但作为阀内件避免了外力直接击打。阀门正常工作时，阀瓣上下移动缓慢，由于陶瓷具有高的抗压性能，故不会对内件构成损坏。陶瓷内件调节阀已获国家专利局授予的实用新型专利证书（专利号：ZL 02 2 66206.5）。

    参考文献

    [1] 张纯洁.陶瓷材料的力学性能[M].北京：科学出版社.1987.
    [2] 美国金属学会.金属手册[M].北京：机械工业出版社.1978.
    [3] 张玉润等.低压降比调节阀与节能[M].北京：化学工业出版社.1994.