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，氣相為頂部產物，其中易揮發組分較為富集；液相為底部產物，其中的難揮發組分獲得增濃。 齊魯煤氣化高壓黑水調節閥采用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，對閥芯穩定性、調節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
    Texaco煤氣化黑水閃蒸系統工藝介質是來自氣化爐及洗滌塔產生的黑水，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，流經黑水調節閥時會對閥體及閥內件產生沖刷腐蝕；加之調節閥前后壓差較大，高溫黑水減壓后瞬間會發生汽化，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運行工藝參數。
    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，高壓黑水調節閥故障頻發，平均使用壽命不足3個月，且多次發生因調節閥失效導致黑水閃蒸系統臨時停車處理情況，嚴重制約煤氣化裝置的穩定運行；黑水調節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場工作環境。其失效模式主要表現為閥頭及閥座沖蝕嚴重，導致調節閥功能下降；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閥節流口時，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，所以液體通過調節閥節流口后，部分液體即發生汽化，產生兩相流，汽泡有時合并、破裂和產生蒸汽，形成閃蒸。 氣蝕和閃蒸過程中由于氣泡破裂會產生極大的沖擊力損傷調節閥的閥內件、閥體和管線的下游部分，給調節閥和管道的內表面造成沖蝕，同時也降低了調節閥的流通能力，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節流產生空化、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（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。