1　概述

高溫濃硫酸屬?gòu)?qiáng)氧化性酸，腐蝕性強(qiáng)，近20年來(lái)，襯氟塑料的各種閥門(mén)以其優(yōu)異的耐腐蝕性能得到業(yè)內(nèi)同仁們的關(guān)注。實(shí)踐證實(shí)，這些襯氟塑料的閥門(mén)普遍存在抗沖蝕性差、使用壽命短、不耐負(fù)壓、維修費(fèi)用高等問(wèn)題。采用耐腐蝕的金屬硬密封蝶閥用于硫酸裝置，在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)蝶板密封面與彈性閥座相吻合，密封副在介質(zhì)壓力的作用下產(chǎn)生微小的彈性變形，從而實(shí)現(xiàn)密封。常用的耐腐蝕金屬閥門(mén)有濃硫酸直角閥、濃硫酸球閥、濃硫酸截止閥、濃硫酸單閘板閥、濃硫酸蝶閥等。它們的共同特點(diǎn)是：閥體、蝶板口材料的耐腐蝕性能欠佳，閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)易漏，使用壽命短。隨著硫酸工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)閥門(mén)也提出了更苛刻的要求，普通襯氟軟密封蝶閥已經(jīng)不能適應(yīng)高溫濃硫酸泵出口的特殊工況要求。現(xiàn)介紹一種密封性能好、使用壽命長(zhǎng)的高溫濃硫酸蝶閥，供參考。

2　形狀結(jié)構(gòu)及規(guī)格

襯氟蝶閥用合金球墨鑄鐵和DS-1高硅不銹鋼制造，專(zhuān)用于w（H2SO4）=93%～98%高溫濃硫酸管路調(diào)節(jié)酸流量或截?cái)喙苈穬?nèi)硫酸流量，其構(gòu)造見(jiàn)圖1。

襯氟蝶閥的主要連接尺寸標(biāo)識(shí)見(jiàn)圖2，1.0MPa襯氟蝶閥的主要規(guī)格見(jiàn)表1。它可根據(jù)用戶(hù)需求，配置手動(dòng)、電動(dòng)操作系統(tǒng)，連接結(jié)構(gòu)有對(duì)夾和法蘭。

3　三偏心金屬密封原理

金屬硬密封蝶閥要在高溫濃硫酸工況下長(zhǎng)期使用，要求其密封性能好，操作靈活。因此，金屬硬密封蝶閥的密封結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

常規(guī)的高性能蝶閥是兩個(gè)偏心，一個(gè)偏離管道中心線(xiàn)，另一個(gè)是偏離密封面中心線(xiàn)，目的是減少閥座與密封件之間大約20°行程的摩擦。襯氟蝶閥將蝶板改成平截斜圓錐體，構(gòu)成三偏心結(jié)構(gòu)，不僅起到了凸輪作用，而且消除了在閥門(mén)行程中密封件和閥座之間的所有接觸摩擦，從而延長(zhǎng)了閥門(mén)的使用壽命。

三偏心金屬密封具有如下優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)磨擦轉(zhuǎn)動(dòng)；②有扭矩，產(chǎn)生彈性密封；③楔形設(shè)計(jì)確保密封面接觸均勻。其密封原理。

4　耐腐蝕材料的選用

金屬硬密封蝶閥要在高溫濃硫酸工況下長(zhǎng)期使用，其閥體和密封副材質(zhì)的選擇尤為重要，材料的配對(duì)決定了蝶閥的使用壽命。

硫酸能夠沿著連續(xù)的片狀石墨組織滲入鑄鐵內(nèi)部，因此這種組織耐硫酸腐蝕性能差；而不連續(xù)的球狀石墨組織可防止硫酸向鑄鐵內(nèi)部滲透，因而可有效改善鑄鐵的耐蝕性。

合金球墨鑄鐵在高溫濃硫酸泵上可常年使用，實(shí)踐證明它很耐濃硫酸腐蝕，因此，合金球墨鑄鐵是制造蝶閥閥體、蝶板、閥桿等的優(yōu)良材料。在球墨鑄鐵中加入鉻（Cr）使其內(nèi)部組織細(xì)化，減少石墨含量，增加珠光體的含量，從而提高球墨鑄鐵耐濃硫酸腐蝕的性能。更重要的是，低鉻合金鑄鐵在濃硫酸中腐蝕后生成的Cr2（SO4）3形成鈍化膜，增強(qiáng)了對(duì)基體的保護(hù)。因此，低鉻合金球墨鑄鐵耐濃硫酸腐蝕的性能明顯改善。在球墨鑄鐵中加入銅（Cu）可使其更快地進(jìn)入鈍化狀態(tài)，從而提高耐高溫濃硫酸腐蝕的性能。

DS-1高硅不銹鋼是按“金屬十級(jí)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)”的第4級(jí)耐蝕標(biāo)準(zhǔn)（即腐蝕速度不高于0.05mm/a）來(lái)設(shè)計(jì)，它在高溫濃硫酸中的腐蝕速度見(jiàn)表2。

高硅不銹鋼在高溫濃硫酸中的腐蝕速度

在氧化性介質(zhì)中，DS-1高硅不銹鋼表面會(huì)形成一種復(fù)雜的SiO2保護(hù)層，從而具有優(yōu)良的耐熱濃硫酸腐蝕的性能。它在80℃和120℃的w（H2SO4）為98%的硫酸中長(zhǎng)時(shí)間浸泡后，在顯微鏡下未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕。研究還發(fā)現(xiàn)，DS-1高硅不銹鋼在高溫濃硫酸中應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不敏感，且對(duì)其固溶處理后具有優(yōu)良的力學(xué)性能、變形性能和工藝性能，是制造蝶閥密封圈和堆焊蝶板外圈的優(yōu)良金屬材料。

襯氟蝶閥采用合金球墨鑄鐵和DS-1高硅不銹鋼這兩種材質(zhì)科學(xué)搭配（已取得中國(guó)專(zhuān)利）制造而成，其閥體、閥桿、蝶板采用合金球墨鑄鐵制造，密封圈采用DS-1高硅不銹鋼制造，蝶板口也堆焊DS-1高硅不銹鋼。為防止閥桿泄漏，閥桿密封采用氟橡膠“O”形圈密封，填料壓生氟塑料繩。

5　結(jié)束語(yǔ)

襯氟蝶閥由以上兩種合金相互搭配，外形小巧新穎，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉。以公稱(chēng)直徑為100mm的濃硫酸專(zhuān)用的各種閥門(mén)為例，它們的外形尺寸與質(zhì)量的對(duì)比見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，襯氟蝶閥體積小、質(zhì)量輕，僅為其他閥門(mén)質(zhì)量的1/2。

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