Van kiểm soát chất lỏng trong hệ thống đường ống xử lý. Lựa chọn vật liệu không chính xác có thể gây rò rỉ, co giật cơ học hoặc sự cố an toàn nghiêm trọng. Các kỹ sư phải kết hợp vật liệu một cách chính xác với các điều kiện vận hành phức tạp liên quan đến axit mạnh, kiềm, nhiệt độ khắc nghiệt và áp suất cao.
Danh mục vật liệu cơ bản
Vật liệu van thuộc năm loại chính. Thép cacbon tiết kiệm có độ bền cao. Thép không gỉ cung cấp khả năng chống ăn mòn. Thép hợp kim chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Hợp kim đặc biệt chống lại môi trường ăn mòn cao. Phi kim loại-mang lại khả năng kháng hóa chất vượt trội.
Ứng dụng thép cacbon
Thép cacbon là vật liệu thân van phổ biến nhất do tính hiệu quả về mặt chi phí.
Thép đúc WCB phù hợp với môi trường không-ăn mòn bao gồm nước, hơi nước và dầu trong phạm vi -29 độ đến 425 độ.
WCC cung cấp khả năng hàn tốt hơn nhờ hàm lượng carbon thấp hơn.
LCB kết hợp niken để tăng cường độ bền-ở nhiệt độ thấp xuống -46 độ .
Thép carbon thiếu khả năng chống ăn mòn và không bao giờ được sử dụng trong các dịch vụ ăn mòn.
Đặc tính thép không gỉ
Thép không gỉ mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội.
Lớp 304 chống lại axit oxy hóa nhưng bị rỗ trong môi trường clorua.
Lớp 316 chứa molypden để cải thiện khả năng chống ăn mòn do clorua- gây ra cho các dịch vụ nước biển.
Lớp 316L cung cấp thành phần cacbon cực kỳ-thấp{2}}cho khả năng chống ăn mòn giữa các hạt vượt trội.
Lớp 321 sử dụng tính năng ổn định bằng titan cho các ứng dụng có nhiệt độ-cao lên tới 900 độ .
Hiệu suất thép hợp kim
Thép hợp kim triển khai chủ yếu trong các dịch vụ có thông số cao.
WC6 cung cấp khả năng hoạt động lâu dài-lên đến 595 độ với khả năng chống lại sự tấn công của hydro ở mức vừa phải.
WC9 mang lại độ bền nhiệt độ cao-cao hơn cho hệ thống hơi nước siêu tới hạn.
Các loại C5 và C12 có hàm lượng crôm cao cho khả năng chống oxy hóa và sunfua hóa đặc biệt trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Giải pháp hợp kim đặc biệt
Các hợp kim đặc biệt không thể thay thế được trong điều kiện ăn mòn khắc nghiệt.
Hastelloy hầu như chống lại tất cả các hóa chất mạnh.
Hợp kim Monel có khả năng chống nước biển và axit flohydric đặc biệt.
Hợp kim titan có tốc độ ăn mòn gần như{0}}bằng 0 trong nước biển nhưng gây ra nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng trong môi trường oxy nguyên chất.
Van lót -PTFE chống lại hầu hết các axit mạnh bất chấp giới hạn nhiệt độ dưới 180 độ .
Lựa chọn kỹ thuật thực hành
Kỹ thuật thực tế đòi hỏi phải khớp thông số chính xác. Axit sulfuric đậm đặc tạo thành một lớp thụ động trên thép cacbon, làm cho nó thích hợp hơn thép không gỉ. Axit clohydric yêu cầu nghiêm ngặt Hastelloy B hoặc Monel. Khí clo khô cho phép sử dụng thép carbon trong khi clo ướt cần titan. Hơi bão hòa cho phép WCB trong khi hơi quá nhiệt đòi hỏi phải nâng cấp lên WC6 hoặc WC9. Tính toàn vẹn ở nhiệt độ-thấp tập trung vào việc ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn. Thép carbon thông thường bị cấm dưới -29 độ . Dịch vụ đông lạnh yêu cầu thép không gỉ austenit được hỗ trợ bởi thử nghiệm va đập Charpy. Đường ống oxy yêu cầu tẩy dầu mỡ nghiêm ngặt và cấm titan. Dòng clo lỏng tuyệt đối cấm hợp kim đồng. Nội bộ van quyết định hiệu suất bịt kín. Luyện kim trang trí phải phù hợp hoặc vượt quá thông số kỹ thuật của thân van, thường sử dụng mặt cứng Stellite.
Tối ưu hóa chi phí và những cạm bẫy thường gặp
Lựa chọn vật liệu phải cân bằng chi phí vòng đời mà không mù quáng theo đuổi các loại cao cấp. Axit sulfuric đậm đặc được phục vụ tốt hơn bằng thép carbon so với thép không gỉ. Các kỹ sư phải tránh những cạm bẫy thông thường. Huyền thoại về tính phổ quát của thép không gỉ đã bỏ qua sự phân hủy nhanh chóng của HCl và kiềm đậm đặc. Giả sử cấp độ cao hơn tương đương với độ an toàn tốt hơn sẽ dẫn đến lãng phí vốn. Bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ làm thay đổi cơ chế ăn mòn. Việc bỏ qua quá trình luyện kim trang trí bên trong thường dẫn đến hỏng phốt.
Phần kết luận
Việc lựa chọn vật liệu van chính xác sẽ tạo nền tảng cho hoạt động an toàn trong các hệ thống xử lý. Lựa chọn vật liệu chính xác, cấu hình hợp lý và xác nhận khoa học đảm bảo van chịu được các điều kiện vận hành khắc nghiệt một cách đáng tin cậy.
