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衬里阀门
作者: admin 来源: 未知 发布时间:2020-01-01 19:51

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  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阀门也要进口,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,一般的碳钢阀门很快被腐蚀掉,即使是不锈钢阀门,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,生产成本低的阀门是世界各国科技人员努力追求的目标。

  从聚四氟乙烯分子结构看,C-C主要链的周围对称排列着氟原子,形成了一个氧原子组成的外罩保护着主链。C-F键极其牢固,使聚四氟乙烯具有很高的耐化学腐蚀性能,其耐腐蚀性超过了现有的所有塑料,故有“塑料王”之称。聚四氟乙烯几乎耐任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂的腐蚀,即使在高温下对它也不发生作用。只有熔融的碱金属或他们的氨溶液、氟化氯及元素氟会对它发生作用,而且也只有在高温下才明显地发生作用,聚四氟乙烯的力学性能见表6-14。

  聚四氟乙烯突出的加工性能特点是成型加工困难,在熔融状态无流动性,在熔融温度以上也不能从“高弹态”转变到“黏流态”,加热到它的分解温度(415℃)也不能流动。因此聚四氟乙烯很难用模压、注射等一般热塑性塑料的加工方法来制造形状复杂的制件,只能将聚四氟乙烯粉料预压成所需形状,然后再烧结成型。其涂层多微孔,不能单独用作防腐涂层。

  F4可以进行黏结,但需进行表面特殊处理。将F4与F4制件接合的最理想方法是焊接,一般F4的焊接方法分为热压焊接和热风焊接。

  PFA聚全氟代烷氧基。它具有F4的所有优良性能,又无F4那样加工困难的缺点,它具有良好的热流动性,便于加工成型,有可溶性聚四氟乙烯之称。

  PFA兼有F4与46的优点,它即有F4优异的耐化学腐蚀性和耐高温性能。又可像F46一样可用一般热塑性塑料加工方法成型加工,且比F46更为方便。PFA在工业上可用作防腐蚀衬里及防腐涂层。可用于制造泵、储槽内衬、风箱、膨胀管、特种软管、薄膜等。

  PFA在室温和250℃以下的力学性能与F4相似,285℃经2000h后的拉伸强度和伸长率不下降,弯曲寿命是F4的2~3倍。PFA比F4的力学性能要好得多,如在250℃下,PFA的拉伸强度为13.7MPa,而F4在该温度下其拉伸强度只有4.9MPa。PFA结晶熔点比F4低20℃(熔点304℃),使用温度与F4相同(250℃),且高温强度比F4大2倍。

  聚全氟乙烯由于C-C键周围有极牢固的氟碳键存在及其屏蔽效应,因而使它的耐腐蚀性能极好。与聚四氟乙烯相似(在150℃下),它几乎能抵抗所有化学介质(包括浓硝酸及王水)的腐蚀。只有高温下的氟、碱金属及二氟化氯、三氟化氯等能与它发生作用。它对稀或浓的无机酸、碱、醇、酮、芳烃、氯代烃、油脂等均有优良的耐腐蚀性。由于具有支链,故使它的耐温略有降低,最高使用温度约200℃,长期使用温度比F4降低了50℃。F46的力学性能见表6-15。

  F46的突出优点是具有较好的成型加工性能,可以用热塑性塑料通用的成型加工方法如模压、挤出、注射等进行加工。F46在熔融状态能和金属黏结。

  衬氟塑料阀门(衬里阀门),在上世纪七十年代开始研发,由于阀门结构的特殊性,最初的衬氟塑料阀门主要集中在旋塞阀与球阀几个结构简单品种,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阀门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阀门材料。

  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,这里仅介绍产量最大,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。

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