氟塑料襯里閥門在熱水系統應用

                          上海申弘閥門有限公司

    隨著現代石油化工工業的快速發展，帶動了襯里閥門的發展，早先年出現的襯橡膠、搪瓷閥門已不能滿足日新月異的工業需要。人們在不斷的尋求、zui合理的方法來解決這些工業需要，因此出現了各種材料的襯里閥門，其中襯氟塑料閥門是襯里閥門中的一朵奇葩。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。在近二十年的生產使用中，不斷發展，已成為現代石油化工業中應用zui廣泛的閥門品種之一。襯氟塑料閥門歷史

一、氟塑料性能特點 

襯氟塑料閥門(國外稱為鐵氟龍閥門)，在上世紀七十年代開始研發，由于閥門結構的特殊性，zui初的襯氟塑料閥門主要集中在旋塞閥與球閥幾個結構簡單品種，主要用于石化管道中強酸、強堿及溶劑類物質。 然而單純用氟塑料制作的閥門是難以勝任溫度較高、壓力較高工況下工作的，必須另辟蹊徑。人們在不斷試驗和實踐中，利用氟塑料的可塑性加工原理，用鋼鐵做外殼，將氟塑料襯于殼體內，以隔絕鋼鐵金屬與強腐蝕性介質的直接接觸，這既解決了氟塑料的強度低，而不能承受高壓的問題，又解決了鋼鐵材料不耐腐蝕的問題，成為當今世界發展zui快的一種復合型閥門材料。 
氟塑料是指分子結構含有氟原子的一類高分子合成材料的總稱。它是一類含有氟的不飽和單體自聚合以及由氟不飽和單體共聚而成的一類合成樹脂。 1934年Scherer、Schloffer首先發現聚三氟氯乙烯(PCTFE)。1938年Dupont公司研制出聚四氟乙烯，并于1949年實現工業化。繼而英國的ICI、德國的Hoechse、日本的大金工業、意大利的Montefiaos等相繼投產，我國于1958年在上海實現工業化生產。 
氟樹脂的品種很多，根據分子中氟原子的個數來分有下列品種：聚氟乙烯(PVF)，簡稱F1；聚偏二氟乙烯(PVDF)，簡稱F2；聚三氟氯乙烯(PCTFE)，簡稱F3；聚四氟乙烯(PTFE)，簡稱F4；聚六氟丙烯，簡稱F6。含氟塑料的共聚物有以下品種：可溶性聚四氟乙烯，簡稱PFA，是由聚四氟乙烯與全氟烷基乙烯醚共聚所組成；聚全氟乙丙烯(FEP)簡稱F46，是四氟乙烯與六氟乙烯的共聚物；F42是四氟乙烯與偏二氟乙烯的共聚物簡稱；F40是四氟乙烯與乙烯的共聚物簡稱；F30是三氟氫乙烯與乙烯的共聚物簡稱；F23(又稱3M)是偏二氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物簡稱。 
由于氟塑料分子結構中都有氟碳鍵及其屏蔽效應，故具有優良的耐腐蝕性、耐高(低)溫性、非黏附性、電絕緣性等，又由于它們彼此間的結構上的差異，使其具有各自的特性，選用時要充分注意發揮不同品種氟塑料各自的優點。由于氟塑料的品種很多，這里僅介紹產量zui大，使用zui多的聚四氟乙烯以及它的兩個改性產品：聚全氟乙丙烯和可熔性聚四氟乙烯。

很短，真正大規模生產還是近十年的事，所以還沒有統一的專門的行業產品標準，一般生產企業都參照鋼制閥門標準來設計制造。在生產實踐中不斷摸索、總結，制訂企業標準，并按照企業標準來指導襯氟塑料閥門的設計、制造和試驗。*，氟塑料是性能*的熱塑性材料，zui開始用于宇航工業，典型的聚四氟乙烯(PTFE)材料，具有優良的耐熱性和耐寒性，可長期在-195℃～200℃范圍內使用。低摩擦性和自潤滑性非常好，還具有優良的電絕緣性和優異的化學穩定性，可耐各種強酸、強堿和強氧化劑的腐蝕，甚至可耐“王水”，有“塑料王”之稱。由于氟塑料具有這些優異特性，所以特別適合做耐腐蝕性強的閥門材料。 

因為氟塑料的抗拉強度和硬度相對較低，不適宜單獨做閥門殼體材料，所以通常作為襯里材料采用。襯氟塑料閥門的外殼材料，一般有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、不銹鋼?；诣T鐵由于機械強度低，容易碎裂，現在使用較少
襯氟塑料閥門的設計壓力，一般公稱壓力為PN≤2.5Mpa(150Lb),使用溫度根據殼體材料和氟塑料的適用溫度來確定。一般碳鋼襯氟塑料閥門的工作溫度為-29℃～180℃。 

各類襯氟塑料閥門的公稱通徑，可根據本企業的生產條件而定，表1所列襯氟塑料閥門的公稱通徑可作參照。 

各類襯氟塑料閥門的技術條件可參照相應金屬閥門的技術條件或設計規范。如: 

a.襯氟塑料閘閥的技術要求參照采用GB/T 12234 的規定。 

b.襯氟塑料截止閥和升降式止回閥的技術要求參照采用GB/T 12235 的規定。 

c.襯氟塑料止回閥的技術要求參照采用GB/T 12236 的規定。 

d.襯氟塑料球閥的技術要求參照采用GB/T 12237 的規定。 

e.襯氟塑料蝶閥的技術要求參照采用GB/T 12238 的規定。 

f.襯氟塑料隔膜閥的技術要求參照采用GB/T 12239 的規定。 

g.襯氟塑料旋塞閥的技術要求參照采用GB/T 12240 的規定。 

由于襯氟塑料閥門有其自身的特點和要求。固此還必須滿足下列技術要求：閥門殼體的zui小壁厚按照GB/T 12224標準中的規定，其壓力等級按1.6 Mpa、2.5 Mpa選取，但此壁厚不包括襯里層厚度，襯里層厚度推薦采用表2的尺寸。也可按用戶要求確定。 

2）法蘭連接襯氟塑料閥門的結構長度按GB/T 12221 的規定，對夾連接襯氟塑料閥門的結構長度按GB/T 15188.2的規定。也可按用戶的要求確定其結構長度。 

3）襯氟塑料閥門的法蘭連接尺寸按GB/T 9113.1的規定或行業標準的規定。也可由用戶在訂貨合同中確定。但不得采用焊接連接方式。 

4）襯氟塑料閥門通道尺寸可按表3推薦的尺寸，還可根據用戶要求確定。對于閥門的可掃線性，可按用戶要求給予滿足。 

5）襯氟塑料閥門的手輪或板手上使用脫開力矩或軸力所需要的zui大的力應不超過360N。板手應不長于兩倍的閥門結構長度。 

6）如果買方有要求，閥門應提供鎖定機構。鎖定機構應設計為在開啟或關閉位置鎖定閥門。 

7）配有手動或動力驅動裝置的閥門應提供一個可見的位置指示器以指示關閉件的開啟和關閉位置。對于旋塞閥和球閥，其板手或位置指示器，當閥門在開啟的位置，應與管道在一直線上，當閥門在關閉位置，應橫置于管道上。 

8）操作裝置和閥桿加長裝配應提供一種防止由閥桿或閥蓋密封泄漏引起的在機構中壓力聚集的方法。外部的連接應于以密封，例如用墊片或O型圈，以防止外介雜質進入機構。 

9）驅動裝置可采用電動、液動、或氣動方式；裝置與閥蓋或閥桿加長裝置的連接面應設計成能防止零件的錯誤或不當的裝配；傳動裝置的輸出應不超過閥門的驅動鏈的zui大載荷能力。 

10）閥桿應設計有防噴出機構，以防止在閥桿填料或保護圈卸去后在內壓下閥桿噴出。 

11）襯氟塑料閥門的內部設計： 

a. 常規閥門的設計，只需考慮閥門鑄件的鑄造工藝性和結構的合理就行了，對于襯氟塑料閥門來說，這還不夠，還要考慮襯氟塑料的模壓工藝性、生產成本、流道暢通等問題。 

例如截止閥，其S型的閥門殼體流道設計（圖1），在鑄造工藝性上沒有什么問題，如果是襯氟塑料截止閥設計成這樣的結構，襯氟塑料模壓工藝將無法實現。為了滿足襯氟塑料模壓的工藝性要求、又符合截止閥的一般性能參數規范。此襯氟塑料截止閥應設計成如圖2（a,b）的樣式。 

又如球閥的球體與閥桿，蝶閥的蝶板與閥桿，常規閥門的設計是分開的，如圖3（a，b）,如果襯氟塑料球閥和蝶閥采用這樣的連接方式，襯氟工藝性沒有什么問題但使用效果上有問題。受力部位在反復交變受力過程中，容易損壞襯里層，導致襯里層破壞，鋼質骨架會受到腐蝕性介質的腐蝕而失效。從而縮短閥門使用壽命。所以，在設計中，通常設計成連體形，如圖4（a，b），實踐證明，這樣的設計使用效果良好。 

b. 襯氟塑料閥門的內部設計形狀應盡量簡潔、要充分考慮模具制造的簡易，模壓工藝的合理，制造成本的低廉，并保證介質流動順暢，要求襯里面平整，所有轉角處呈圓弧過渡，圓弧半徑R≥2mm. 

c. 襯氟塑料閥門的殼體內件如采用焊接方式，其焊縫應設計成連續焊，并且為對接焊縫。焊縫應符合GB/T 150的規定。 

d. 法蘭面的襯氟塑料應設計成襯滿密封面，并且有扣緊基體的設計結構，防止脫殼，如圖（5） 

e. 襯里層厚度不得小于2mm。因為氟塑料是高分子材料，具有吸收少量與其接觸的氣體的特性。隨著溫度升高，材料體積膨脹，分子之間空隙增大，滲透吸收就加劇，只有適當增加厚度才能減少滲透。因此，在襯里層設計時采用增加厚度來彌補這一缺陷，經過試驗、研究確定δ≥2mm較為合適。 

f. 襯里層的表面應當光滑平整，無氣孔、裂紋、夾雜等缺陷。法蘭的翻邊處及其他轉角處應色澤均勻，無泛白現象。 

12) 襯里材料必須符合相關材料標準的規定,其密度宜選用≥2.16g/cm3的氟塑料，且不允許有雜質存在。目前常用的氟塑料有：FEP(F46)、PFA、PTFE(F4)、F2等。當然，還有塑料PO、PE等。隨著新型塑料工程材料的不斷出現，將給襯里閥門增添更多的品種。 

13) 用于食品、醫藥、衛生級閥門襯里材料，還要求無毒、無菌、無雜質、清潔衛生的材料，嚴禁使用再生、回收材料，無牌號的材料。 

14) 全部的流程潤濕零件，金屬的、非金屬的，和潤滑脂，應適合由買方規定的使用介質和工況。 

15) 的連接螺栓應選用適合于閥門的工況和壓力額定值的螺栓。 當然，還有很多設計和工藝方法能滿足襯里閥門的特殊要求，如zui近發展起來的滾塑工藝、噴塑工藝，還有熱噴涂陶瓷、納米復合材料等新工藝、新技術、新材料在閥門襯里上的應用，并取得非常好的效果。這有待于同行的摸索、創新、總結、提高。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥