1 問題的提出

      腐蝕，在工業(yè)生產中是個棘手的問題。過去與現在不斷發(fā)生的大量設備事故，其中大部分是由腐蝕引起。尤其是在化工生產中，腐蝕所導致的設備事故占總數的50%以上^[1]。

      腐蝕（包括沖刷磨損與氣蝕），又是工業(yè)生產中的另外一大問題，也是事故的原因，在工業(yè)生產中是常見的導致設備事故的主要因素。

      腐蝕與磨蝕在工業(yè)生產中是難以避免的，它危及安全，造成經濟損失，給人身安全帶來的后果是十分嚴重的。

      根據主要工業(yè)國家統(tǒng)計調查表明：腐蝕與磨蝕造成的損失各占國民經濟總產值的4%，如美國，腐蝕與磨蝕造成的損失一年為1000億美元（按1984~1985年計算）；中國磨擦（磨損）損失每年約為400億元，腐蝕損失200億元^[1]，降低或避免這兩種常見的工業(yè)危害是工程技術人員和科技工作者歷來關心的問題，也成為機械產品設計應考慮的三大因素（材料強度、耐腐與耐磨性能）。

      在控制閥的使用中，腐蝕、磨損與氣蝕的有害影響也廣泛存在，十分嚴重。目前在對具有腐蝕性流體流量控制系統(tǒng)控制閥的設計選擇與使用中，總是采用耐腐蝕控制閥。而對含有固體顆粒或高壓差引起空蝕等流體控制系統(tǒng)的控制閥設計選擇與使用中，常見的是采用調質熱處理合金為控制閥內件材料來制造耐磨控制閥，達到耐磨耐氣蝕的性能。這些措施是國內外傳統(tǒng)的，也是廣為認可的做法�，F場使用與分析表明，上述措施存在以下問題。

      1）襯聚四氟乙烯等的控制閥，不耐溫，不耐磨。
      2）用耐腐耐磨合金材料制造的控制閥，使用時間是比普通控制閥長，但常常達不到預期時間，如鎮(zhèn)海煉化公司煉油廠在柴油加氫裝置脫硫廢液罐液位調節(jié)使用的是某公司的耐腐蝕控制閥，僅使用1~2個月，*長也用不到3個月。因閥關不死，泄漏嚴重，自控系統(tǒng)完全失效，只能由人工來操作；而此時的閥體、執(zhí)行機構完好如初，只能換上新閥。

      這樣短的使用期決不是該閥的設計、產品說明書標明的使用時間。結果是消耗了高檔合金材料，不但成本高，使用代價大，還給生產安全帶來隱患。

      按金屬接觸斷面切斷流體節(jié)流式工作的控制閥，當其接觸面損耗大于2×10^-4 m時，控制閥就會切不斷（關不死），出現泄漏，不起切斷控制作用，2Cr13耐腐蝕鋼與97%氧化鋁耐腐蝕陶瓷年腐蝕量對比如表1所列。

表1 2Cr13與97%氧化鋁耐蝕陶瓷年腐蝕量對比 

      耐磨性能的重要標志是表面硬度HRC。提高金屬表面硬度對增強金屬表面的耐磨性能是有效的。純金屬及熱處理鋼的耐磨性與硬度之間存在線性關系。應用磨擦學知識，提高金屬材料耐磨性的投人僅為可節(jié)約費用的20%，H.P.JOST早在30多年前研究得出，如投入以上提高金屬材料耐磨性能的費用，英國實際可節(jié)約在7~10億英磅/年，中國可節(jié)約400億元/年，這是個誘人的（經濟效益）數字�，F在提高金屬表面硬度的途徑常見有調質熱處理淬火，離子氮化與堆焊等途徑，這些處理加工方法的結果，其表面硬度得到有效提高。在帶有顆粒液體的磨損和高壓差下的沖刷、空化氣蝕下，用金屬作為內件的控制閥，其磨損還是很嚴重，導致閥關不死控不住，*終閥失靈。同現有耐腐蝕控制閥一樣，在一些使用場合，危及安全，隱含事故，并且成本高，費用大。尋找耐磨性更高而又成本低兼的合適材料為閥內件是工程技術和科研人員所關心的。

      2 耐腐耐磨新型控制閥的研制

      對于控制閥這一具有節(jié)流口的機械產品，同時存在被腐蝕、磨蝕問題，而被腐蝕、磨蝕的核心部件是對流體以接觸切斷方式工作的節(jié)流閥芯與閥座的表面。這樣，選擇制造閥芯、閥座材料是解決控制閥耐腐蝕耐磨蝕的重要途徑。

      針對現有耐腐蝕、耐磨控制閥所出現的不足，采用特種陶瓷為材料，設計制造控制閥的內件（閥芯、閥座），如套筒式控制閥的陶瓷內件。陶瓷的耐腐性能與不銹鋼的對比如表1所列，其HRC≥85，其他機械性能：抗壓，230MPa以上；抗彎，230MPa以上；耐溫,1400℃；急冷急熱，50~140℃，200次。

      套筒的流通面積隨閥桿行程的分布是按低壓降比控制閥技術設計，即工作流量特性為線性或等百分比，并可在低壓降比下（0.06~0.18）運行。套筒式控制閥的陶瓷內件配以現有控制閥的其余部件就構成新的耐腐耐磨控制閥，型號為ZMAMCS。

      3 應用結果

      該閥在鎮(zhèn)海煉化公司煉油廠3Mt/a 輕柴油加氫脫硫廢液罐液位控制系統(tǒng)中得到應用。

      如在第2節(jié)中所述，該控制系統(tǒng)中已使用現有國內外通用的耐腐蝕控制閥多臺，使用時間皆只有1~2個月，*長也只有3個月，閥就關不死，泄漏嚴重，失去控制作用，自動調節(jié)系統(tǒng)失效。長期以來該液位控制系統(tǒng)處于失控狀態(tài)，其結果是影響生產，危及安全，經常更換新閥，給生產帶來一影響，并且運行維修運行費用高。2001年11月，該廠更換原閥，換上了ZMAMCS型套筒控制閥。

      換上后自控系統(tǒng)順利投人，系統(tǒng)正常運行至今；表明該閥經受住流體的強腐蝕作用，確保了生產的正常安全運行，節(jié)約了大量維修更新閥的費用，操作人員滿意。

      4 結束語

      陶瓷內件套筒式控制閥的成功運行，表明陶瓷內件是一種更耐腐，并同時兼有耐磨耐高溫三者功能為一體的材料，這是現有控制閥難以實現的；同時延長了閥的使用壽命，節(jié)約了費用，也節(jié)約了制造現有控制閥內件的稀有金屬，這符合國家的資源政策。

      陶瓷材料存在脆性，不抗擊打的致命弱點，將它制作為閥內件深居閥內部，得用相當厚的金屬閥體外殼的保護，避免了陶瓷內件被外力直接擊打；而閥體受外力擊打時，對內部的陶瓷內件的影響是有限的；閥正常工作時，閥芯上下移動緩慢，況且陶瓷具有高的抗壓性能，故不會對內件構成危險。經該廠對陶瓷內件控制閥自2001年11月以來的使用（其間經歷了生產工藝大檢修）表明：它是安全可靠的，可以如普通產品一樣使用。該型號陶瓷內件控制閥已獲。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司