如何选择高压水阀门材料？

高压水压系统自18世纪末开发以来已被广泛使用。 第一系统被设计为利用水的发电潜力的手段，这是目前仍广泛使用的应用。 水力系统多年来一直在制造、采矿和钻探行业中得到广泛应用(见图1)。 这些安全可靠的系统在正确设计和维护时提供一致的效率。当然，正确的设计需要大量的思考，特别是当涉及到组成这些类型的系统的组件。 阀门选择至关重要，选择过程的一个关键方面是了解在所考虑的阀门中使用的材料将如何对阀门和整个系统性能产生长期影响。

高压水系统阀门管道

1、建立参数

当工程师选择在高压水液压回路中使用的阀门时，这些阀门的所需功能最终将指导他们的选择。 流动介质，压力，流速和特定阀的目的是将工程师引向某种类型的阀的关键参数。

例如，如果需要阀来在水力系统中的750吨压力机中伸出或缩回气缸，则将存在适合该应用的某一组方向控制阀。 从那里，工程师可以基于特定阀模型的成本，易于维护或使用寿命开始确定特定阀的过程。

除了这些基本操作参数之外，工程师还将注意力转向阀门材料。 考虑到750吨压机的阀门示例，工程师必须决定系统介质中可能包含哪些添加剂，以便可能与阀门不兼容。 例如，如果流动介质包含用于耐火的乙二醇，则必须指定组成阀门的阀体，密封件和包装部件，以了解乙二醇对这些阀门部件可能产生的影响。

2、材料的兼容性

理解这些材料不相容性是至关重要的，特别是对于将与流动介质直接接触的阀的那些部分，称为“润湿区域”，其对于不同类型的阀而变化。虽然这里的重点是水基液压系统，但在使用其他介质的系统中指定材料的方法是相同的。

术语“水力液压系统”实际上是一个误称，因为用纯水操作的系统是非常罕见的。大多数水力系统是水基的，意味着它们包含与少量百分比的一些其它添加剂(通常是水溶性油)混合的重的浓度的水。添加油以提高水的润滑性，使得其将减少密封件，衬套，阀和泵的磨损，因为水本身是差的润滑剂。也可以加入其它添加剂，例如改善耐火性的二醇或抑制细菌生长的杀生物剂。

例如，水 - 乙二醇混合物将快速降解聚氨酯或聚酯密封。类似地，已知在一些市政水源中存在的氯在一些阀应用中引起电偶缝隙腐蚀。阀门，密封件和垫圈制造商通常发布不兼容性图表，列出常见物质及其与其材料的相互作用。

这是任何工程师的宝贵信息。当然，众所周知，水本身通常导致腐蚀并且将随时间影响阀部件。但是，工程师也必须了解流动介质的清洁度。正确维护的闭环系统通常不会经历介质清洁问题。然而，对于开放式系统，例如在炼钢厂中的除垢操作中使用的那些，其中工艺水通过系统再循环，水中的颗粒对阀的润湿区域具有有害影响。这些颗粒将撞击在那些表面上并导致过度磨损。阀门设计和结构材料的选择必须考虑到这些类型的介质特性。

流动介质的温度和操作环境是要考虑的另一个因素。腐蚀将在较高温度下以增加的速率发生。此外，温度可能导致不同的材料以不同的速率膨胀和收缩，这可能导致泄漏问题，阀部件上过度的结合应力或卡住。

3、常见的施工材料

诸如阀芯，阀座和阀体的部件通常以提供不同范围的腐蚀，温度和耐磨性的材料提供。通常用于高压水应用的材料包括：

球墨铸铁：由于其低成本和可用性，球墨铸铁提供了容易吸收冲击的额外好处。在负面，球墨铸铁提供差的耐腐蚀性。

黄铜和青铜：黄铜和青铜阀门也提供低成本和容易获得。与球墨铸铁相比的另一个好处是提高了耐腐蚀性。

316不锈钢：以其优异的耐腐蚀性而闻名，316

不锈钢阀门

比铸铁，黄铜和青铜阀门昂贵。

Monel：镍铜合金Monel提供优异的耐腐蚀性。它通常用于阀内件的包覆。

不锈钢阀门

铬镍铁合金：镍，铬和铁的合金，铬镍铁合金用于在较高温度下处理腐蚀性介质。

密封件，垫圈和包装通常由以下构造：

聚氨酯：这种耐用材料适用于温度高达200°F，压力高达6,000 psi，并提供优异的耐磨性。

Viton：Viton在高温应用中提供优异的耐化学性和价格。

PTFE：一种极低摩擦的材料，可在宽范围的压力和温度下良好工作。

玻璃填充PTFE：添加玻璃以改善机械性能(如耐磨性和传热)的PTFE。

PEEK：聚醚酮非常适合用于蒸汽应用。它通常提供更高的温度等级和良好的耐腐蚀性。

在知识和经验的指导下做出合理的选择

应用参数和流动介质不兼容性通常将驱动阀材料决定，成本作为紧接的关注点。在大多数情况下，应选择执行预期功能并由与流动介质相容的材料构成的成本最低的阀。然而，在某些情况下，某些阀部件的维修或更换计划可以通过使用更昂贵的结构材料来扩展。

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