《衬氟阀门、衬氟管件、防腐蚀阀门技术条件》编制说明

《、、技术条件》编制说明
本技术条件是根据市场需求和大量调查收集的资料及十多年生产实践中探索总结的基础上进行编制的。
一、氟塑料的发展过程
进入二十一世纪以来,世界石化工业逐渐向中国转移,中国已成为世界石化产品生产大国,原油加工能力和乙烯生产能力现居全世界第二位和第三位,而且还在进一步增大。而我国的石化设备长期依靠进口,一些重要工序的特种也要进口,这与石化工业大国的地位极不相称,也不符合我国建立节约型社会的国策。
由于石化工业中有些介质具有极强腐蚀性,一般的碳钢很快被腐蚀掉,即使是不锈钢,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,因为这些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Cu、Pt等贵重金属,加上资源有限,影响了石油化工工业的发展,所以寻求一种性能优越,价格适当的材料,生产成本低的是世界各国科技人员努力追求的目标。
早在50年前,塑料问世不久,就有人预言,塑料将成为化工应用领域里{sx},国外有人认为今后若干年里,对塑料管道和系统的需求量将会大幅上升,我们正处于一个过渡时期,人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受益多多。因为石化工业中90%的工况要求低温操作,而塑料元件符合这一要求,同时避免了许多腐蚀性问题。
塑料是人类使用的四大材料之一(四大材料:木材、钢铁、水泥和塑料)。塑料是20世纪才发展起来的新型材料。20世纪30年代到50年代是高分子材料全面奠基的时期,石化工业的蓬勃发展为塑料的生产提供了丰富的原料。20世纪60年代以后,通过共聚、共混、复合对高分子材料进行改性,通过控制聚合和加工工艺过程,改善高分子的微观结构以提高其性能和各种新工艺,新技术、新材料的不断出现,各种工程塑料相继进入市场,成为体积年产量仅次于钢铁的第二大类非金属材料。
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。
1934年Scherer、Schloffer首先发现聚三氟氯乙烯(PCTFE)。1938年Dupont公司研制出聚四氟乙烯,并于1949年实现工业化。继而英国的ICI、德国的Hoechse、日本的大金工业、意大利的Montefiaos等相继投产,我国于1958年在上海实现工业化生产。
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(PCTFE),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;聚全氟乙丙烯(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。
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,通常只选用产量{zd0},使用最多的聚四氟乙烯以及它的两个改性产品:聚全氟乙丙烯和可熔性聚四氟乙烯。


二、氟塑料衬里生产原理及理论根据
就塑料工业本身而言,它是由树脂生产和制品生产两个部份组成。在树脂与制品间还常常有塑料制造过程,这一过程有时放在树脂生产部门,有时则放在制品生产部。塑料工业的这两组成部份是相互依存的。没有树脂生产,就没有塑料制品的生产。但是没有塑料制品的生产,树脂原料就不能成为生产或生活资源。两者是一个体系的两个连续部分,图1是从原料到塑料制品的生产流程。

图1 从原料到塑料制品的生产流程
(1)树脂制造过程 (2)塑料制造过程 (3)成型加工过程
(国外称为铁氟龙),在上世纪七十年xx始研发,由于结构的特殊性,最初的主要集中在旋塞与球几个结构简单品种,主要用于石化管道中强酸、强碱及溶剂类物质。
然而单纯用氟塑料制作的是难以胜任温度较高、压力较高工况下工作的,必须另辟蹊径。人们在不断试验和实践中,利用氟塑料的可塑性加工原理,用钢铁做外壳,将氟塑料衬于壳体内,以隔绝钢铁金属与强腐蚀性介质的直接接触,这既解决了氟塑料的强度低,而不能承受高压的问题,又解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题,成为当今世界发展最快的一种复合型材料。


三、(生产工艺
(的生产是一种复杂而又繁重的过程,除了成型加工技术外,还需考虑到生产成本,原料供应,环境影响等方面。
压塑是塑料成型工艺方法之一(如图2),也是(应用最理想的方法之一,是将一定量的氟塑料(粉状、粒状、纤维状、片状和碎屑状等)放入成型的模腔中,然后闭合,放在加热炉内加热到一定温度,并在压力作用下熔融流动,缓慢充满整个型腔而取得型腔所赋予的形状。随着氟塑料化学反应程度的增加,熔体逐渐失去流动性变成不熔的体型结构而成为固体,经冷却到一定温度打开模具,而成为成品,从而完成模压过程。如图3衬里工艺流程图。

图2 油压机与阀体模压示意图
1.油管 2.油缸 3.紧固螺母 4.上横梁 5.活动横梁
6.立柱 7.操纵箱 8.下横梁 9.压头 10.压模 11.阀体

图3 衬里工艺流程图
四、(管件技术条件的形成
(是现代科学技术发展阶段的产物。(是伴随着氟塑料的出现和社会需求而产生的一种高新技术产品。根据氟塑料上述的性能特点和成型工艺特性、方法,我公司在十多年(的设计和生产中不断探索,反覆实践,开发出了闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、旋塞阀、视镜等系列,并获得国家八项专利,在全国处于{lx1}地位。因此逐步形成了管件技术条件文本,从而指导和规范设计与生产。与常规通用相比,不论是材料选择上,还是制造工艺上有其自身的特点。
1、结构长度和法兰尺寸及适用范围
结构长度和法兰尺寸,按钢制的相关标准和行业标准执行。如结构长度按GB/T 12221标准的规定,结构长度包括法兰密封面塑料厚度。法兰连接尺寸按GB/T 9113.1的规定。并限制在法兰端连接,不允许采用焊接方法连接。便于工业管道的安装连接不因焊接而影响产品质量。各类公称通径范围按表1的规定。
2、壳体壁厚与衬里层厚度
衬里层厚度的确定既是一个科学问题,又是比较现实的经济问题。层厚了浪费昂贵的氟塑料,衬薄了满足不了使用要求。因为氟塑料是高分子材料,具有吸收少量与其接触的气体的特性,随温度的升高,材料体积膨胀,分子之间空隙增大,渗透吸收就加剧。只有适当增加厚度才能减少渗透。因此,在衬里层设计时,采用增加厚度来弥补这一缺陷。
经过试验验证,确定衬里层厚度δ≥2mm比较合适。并且随着阀门通径的增大而增加,阀门壳体的最小壁厚按照GB/T12224标准中表1的规定,但不包含氟塑料的厚度,压力等级因受氟塑料的限制,通常PN≤1.6Mpa。塑料厚度按Q/S008-2008条文中表2的规定。
3、氟塑料的密度
氟塑料是高分子材料,有数据表明,聚四氟乙烯密度越大渗透系数越小,它们之间有线性关系。氟塑料的密度宜选用≥2.16g/cm?,且不允许有杂质存在的原材料。用于食品、医药、卫生级阀门的衬里材料,还应xx、无菌、无杂质清洁卫生的材料。氟塑料阀门的表面应当光滑平整、无气孔、裂纹、夹杂等缺陷。法兰的翻边处及其他转角处应色泽均匀,无泛白现象。这些标准都有具体条文,这主要是根据用户要求和科学验证得出的。
4、氟塑料衬里阀门材料及制作工艺
大口径衬里阀门,可采用钢板焊接方式,焊接点符合GB/T150标准的规定。氟塑料衬里阀门的内部形状应尽量简洁,便于衬里和模具的制作,壳体受衬面应平整,所有的转角处应呈圆弧过渡,圆弧半径R≥2mm。这些在标准中都有具体的内容和图示,也是公司在衬里阀门生产实践中总结得出的。
材料的选择:通用阀门只考虑壳体材料是否符合标准的规定,而氟塑料衬里阀门还要考虑衬里的材料是否符合相关标准的规定,所以在技术条件中分别列出了壳体材料和衬里材料标准的规定。


5、设计的安全措施
位置指示器及锁定机构:由于为软密封,为了避免因操作力矩过大,关闭阀门时损坏密封面。因此在设计上增加了位置指示器(如闸阀、截止阀等)的要求。由于的使用介质多为强腐蚀、有毒、有害物质,为了避免发生意外,增加了锁定机构条文,以满足用户的不同需求。
阀杆保持的设计要求:阀杆应设计有防喷出机构,以防止在阀杆填料或密封圈卸去后在内压下阀杆喷出。这样的条文规定,主要是因为氟塑料衬里阀门所使用的介质多为强酸、强碱、剧毒、有害物质,如果阀杆喷出,将会造成严重后果。为了增加安全可靠性,要求氟塑料衬里闸阀、截止阀的阀杆有倒密封设计,要求氟塑料衬里球阀、蝶阀、旋塞阀的阀杆有防喷出设计结构。
6、质量控制与检测
技术条件中规定了衬里前必须按标准的要求,进行除锈毛化处理,人工除锈按GB/T11373标准规定的St3级;机械装置除锈按St2级。在具体操作上,除锈处理与衬里之间的间隔时间应尽可能短。
在质量控制与检验条文中,对检测人员资格和测量试验设备提出了要求。这主要是因为氟塑料衬里阀门的特性而规定的。如检测人员素质达不到要求或检测仪器有问题,会造成误判,从而放过不合格品出厂,会造成灾难性后果。
在检测项目中,除了常规阀门要检测和压力试验项目外。还增加衬里层厚度、衬里层电火花检测。对于不合格的衬里层可以返工,但必须按规定的程序进行。
一般来说,不能作为真空阀的使用,如用户有特殊要求,应于满足。在设计制造过程中,应作特殊处理,并作真空试验,并符合表7的规定。
技术条件对的出厂检验项目和型式检验项目分别作出了规定,并按相关标准的要求检验和试验。
技术条件中6.1.4和9.2.5及9.2.2条例,对于涉及安全卫生的部份,作了特别规定,用于卫生级的,严禁使用再生、回收和无牌号的材料,试验介质可使用纯净清水。衬里后,如发现壳体有针孔、气孔而渗漏,不得进行补焊直接出厂,必须补焊后重新衬里,检验合格后方能出厂。我们在实践中发现,如果直接补焊,表面上虽然没有渗漏,但介质会在压力的作用下,顺着针孔、气孔渗入衬里层与壳体之间,如果是腐蚀性很强介质,会很快腐蚀钢制阀门壳体而泄漏,其后果降是严重的。
7、标志与供货要求
技术条件对标志和供货要求除按相关标准规定外,增加了存放环境温度为5~35℃,不允许露天存放,防止衬里阀门冻裂和塑料老化。


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