氟塑料衬里阀门的种类与特性
时间:2013-09-10 阅读:2125
随着现代石油化工工业的快速发展,之前出现的衬橡胶、搪瓷阀门已不能满足日新月异的工业需要。 人们在不断地寻求、zui合理、zui低碳的方法来解决这些工业需要,因此出现了各种材料的衬里阀门,其中氟塑料衬里阀门是衬里阀门中的一朵奇葩。
早在塑料问世不久,就有人预言,塑料阀门将成为化工应用领域里阀门,对塑料管道和阀门的需求量将会大幅上升,工程师们相信将出现一个塑料世界,塑料不仅广泛用于建材工业、汽车工业、宇航工业、给排水工业,在石油化工业中更是理想的材料。 因为石化工业中90%的工况要求低温操作,而塑料符合这一要求,同时避免了许多腐蚀性问题。
在浩繁的塑料家族中,选用哪种塑料作为衬里阀门的材料比较合适,各国的科技工作者都在努力寻找,人们发现在特种工程材料中的氟塑料作防腐蚀阀门的衬里材料。*,氟塑料是性能*的热塑性材料,zui开始用于军工和宇航工业,典型的聚四氟乙烯(PTFE)材料,具有优良的耐热性和耐寒性,可长期在一195〜200°C范围内使用。低摩擦性和自润滑性非常好,还具有优良的电绝缘性和优异的化学稳定性,可耐各种强酸、强碱和强氧化剂的腐蚀,甚至可耐“王水”,有“塑料王”之称。由于氟
塑料具有这些优异特性,所以特别适合作耐腐蚀性强的阀门材料。衬里阀门就是利用了氟塑料这些优异特性、可塑性和可熔融加工及加工成形性能好的原理设计制造的。
氟塑料衬里阀门(国外称为铁氟龙阀门),在20世纪70年代开始研发,由于阀门结构的特殊性,zui初的氟塑料衬里阀门主要集中在旋塞阀与球阀几个结构简单品种,主要用于石化管道中强酸、强碱及溶剂类物质。由于石化工业这类介质具有*腐蚀性,一 般的碳钢阀门很快被腐蚀掉,即使是不锈钢阀门,也会被腐蚀。后来人们发明了哈氏合金、蒙乃尔合金、 20号合金,解决了石化特殊管道输送难题,由于这些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Pt等贵重金属,加上资源有限,满足不了石油化工工业的发展。 必须有使用效果好、节能效果佳的新材料、新工艺取而代之。氟塑料衬里阀门也就应运而生。
因为氟塑料的拉伸强度和硬度相对较低,不适宜单独作阀门壳体材料,尤其是口径比较大的阀门,所以通常作为衬里材料采用。氟塑料衬里阀门的外壳材料,一般有灰铸铁、球墨铸铁、碳素钢、不锈钢等。灰铸铁由于机械强度低,容易碎裂,现在使用较少。
氟塑料衬里阀门的设计压力,一般公称压力小于或等于PN25,使用温度根据壳体材料和氟塑料的适用温度来确定。一般碳钢衬氟塑料阀门的工作温度为 -29 〜180°Co氟塑料是指分子结构含有氟原子的一类高分子合成材料的总称。它是一类含有氟的不饱和单体自聚合以及由氟不饱和单体共聚而成的一类合成树脂。
氟树脂的品种很多,根据分子中氟原子的个数来分有下列品种:聚氟乙烯(PVF),简称F1;聚偏二氟乙烯(PVDF),简称F2;聚三氟氯乙烯(PCT- FE),简称F3;聚四氟乙烯(PTFE),简称F4;聚六氟丙烯,简称F6。含氟塑料的共聚物有以下品种: 可溶性聚四氟乙烯,简称PFA,是由聚四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚共聚所组成;聚全氟乙丙塑料 (FEP)简称F46,是四氟乙烯与六氟乙烯的共聚物; F42是四氟乙烯与偏二氟乙烯的共聚物简称;F40是四氟乙烯与乙烯的共聚物简称;F30是三氟氢乙烯与乙烯的共聚物简称;F23 (又称3M)是偏二氟乙烯与三氟氯乙烯的共聚物简称。
19.2.2氟塑料的特性
由于氟塑料分子结构中都有氟碳键及其屏蔽效应,故具有优良的耐腐蚀性、耐高(低)温性、非黏附性、电绝缘性等,又由于它们彼此间的结构上的差异,使其具有各自的特性,选用时要充分注意发挥不同品种氟塑料各自的优点。由于氟塑料的品种很多, 这里仅介绍产量zui大,使用zui多的聚四氟乙烯(PT- FE)以及它的两个改性产品:聚全氟乙丙烯(FEP) 和可熔性聚四氟乙烯(PFA)。
聚四氟乙烯(PTFE)
从聚四氟乙烯分子结构看,C一C主要链的周围对称排列着氟原子,形成了一个氧原子组成的外罩保护着主链。C一F键极其牢固,使聚四氟乙烯具有很高的耐化学腐蚀性能,其耐腐蚀性超过了现有的所有塑料,故有“塑料王”之称。聚四氟乙烯几乎耐任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂的腐蚀,即使在F46更为方便。PFA在工业上可用作防腐蚀衬里及防腐涂层。
综上所述,目前用得zui多的氟塑料是聚全氟乙丙烯塑料(F46)与聚四氟乙烯塑料(F4)。前者采用模压衬里,后者采用粉末预压-烧结成形方法衬里。 可溶性聚四氟乙烯塑料(PFA),可采用髙效率注塑的方法衬里,衬里的工艺性与防腐蚀性能都比较好, 但由于材料价格太高,限制了它的使用。