海水淡化蝶阀的结构设计与材料选用

 海水淡化蝶阀的结构设计和密封形式是由海水的腐蚀特点和MED工艺参数决定的．海水的温度一般在30度左右，含盐量约为3%，悬浮物含量为100－150mg/L，海水经过处理后（悬浮物约为20mg/l）进入淡化装置，主系统的设备及阀门处于负压状态．因此，该部分阀门必须是真空设计的．阀杆具有三重O型圈密封．经过填料函的真空高难和密封真空试验*达到阻止大气漏入的设计要求．海水蝶阀的阀体处于胶套的*包裹中，不会有海水渗入．阀杆也被胶套和O型圈包裹阻止了海水渗入，保证阀杆不被腐蚀和防止大气侵入管道．阀杆与蝶板采用方榫结构的连接形式．

蝶板材质选用

　　１，球墨铸铁＋尼龙11涂层

　粉末状尼龙11的熔点为186度．为保证涂层的稳定性及良好的粘和性，将其用在蝶板涂层时的使用温度不宜超过100度，这个温度也接近胶套的极限工作温度．尼龙11涂层的蝶板与胶套之间的摩擦系数较小，因此开关时的力矩也小．尼龙11涂层经过了多年的验证，适用于氯离子含量在0.03%（Wt）以下的海水工况蝶板的涂层．

　　２，1.4408不锈钢（或AISI316）＋Halar涂层

表1　1.4408不锈钢化学成分和抗拉强度

Halar是乙烯与三氟氯乙烯的交替共聚物，是半结晶和可熔融加工的含氟聚合物．聚合物粉末只需喷涂几次就能达到理想的涂层厚度，每次喷涂zui高厚度可达250um．在Halar粉末喷涂过程中不需要加入溶济或稀释剂，使用安全，降低成本．还可避免使用有机溶剂可能带来的中毒和爆炸的危险．Halar粉末涂层不需要接缝．Halar粉末涂层使用的烘烤温度在260-290度之间．通常，Halar粉末涂层应用于不锈钢和碳素钢表面，在其他金属，玻璃，碳或陶瓷表面也已得到应用．

　　　　Halar涂层从低温至150度使用温度范围内，具有良好的耐化学发到用绝缘性能．工业上常用的化学试剂几乎都不能对Halar产生影响．它能够抵抗的化学品包括强无机酸和有机酸，强碱，金属刻蚀剂，液氧，除*和二甲胺以外的所有有机溶剂．此外，与其他含氟聚合物一样．Halar会被金属钠和钾破坏．然而，Halar对*和氢氧化钾具有很强的抵抗作用．

　　　　Halar是一种搞冲击的韧性材料．它紧密的内部结构使其成为耐磨性和防渗透性的含氟聚合物之一．Halar涂层蝶板的涂层厚度可达到600um以上，涂层抗压可达到2.0MPA,还可抗海水中颗粒杂质的冲刷．Halar涂层蝶板是zui高性价比的耐海水腐蚀材料，期价格优于316L．氯离子含量在0.04%（Wt）以下的海水工况，可以采用此涂层的蝶板

　　３，铝青铜

　　　铝青铜具有良好的机械性能，可成型性的导热性．同时在海水中具有良好的耐蚀性．它在海水中腐蚀的阴极过程是氧去极化，其腐蚀速度主要由氧的供给速度而定．铝青铜在海水中能生成一层腐蚀产特薄膜，这层薄膜阻碍了氧向金属表面扩散．它的耐海水腐蚀性能取决于这层有保护性的腐蚀产物膜．附着在铜表面的薄膜内层是氧化亚铜，外层是碱式氯化铜，氢氧化铜，碱式碳酸铜等的混合物．铝青铜在海水中的腐蚀为点蚀和缝隙腐蚀．铝青铜对海水流速敏感，超过临界流速时，腐蚀速度急剧增加．

海水蝶阀的铝青铜蝶板, 常用的牌号G-CuAl10Fe（DIN1705、1709, DIN1714、1716） 。与其相对应的中国牌号为ZCuAl10Fe3（原牌号为ZQAl9-2）。氯离子含量在0.03%（Wt）以下的海水工况, 可采用铝青铜铸造的蝶板。

（4） 不锈钢

　　不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性, 不锈钢的晶间腐蚀和应力腐蚀在海水中不常见, 但在海水中容易发生点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。要想在海水中合理有效地应用不锈钢, 必须对它的腐蚀行为和规律有全面深入地了解。

　　在低流速海水中, 18-8型不锈钢也容易遭受点蚀破坏。此时, 如不采取阴极保护措施, 则应采用高Cr、Mo的不锈钢, 它有*的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力。在流速大于1.2m/s的海水中, 不锈钢表面能得到氧的充分供应, 海生物难以附着, 沉积物难以积聚, 此时,18-8型不锈钢不会产生点蚀。

　　海水含盐量在3%以下, pH值约为6.5, 氯化物0.01% （W t） 左右时, 可以采用316L不锈钢。对于其他工况, 可按氯离子浓度来选择蝶板的材质。0.02% （Wt） 以下, 可选用ASTM A890 /A 890M G rade 4A 双相不锈钢。0.04% （W t） 以下, 除了推荐用1.4408 不锈钢+ Halar涂层蝶板外, 也可选用ASTM A890 /890M G rade 的双相不锈钢。0.04% ～0.05% （Wt） 时, 为了应对zui严格的腐蚀工况, 一般选择超级奥氏体不锈钢材蝶板, 如254SMO（ASTMA269 S31254） 、1.4529和AL 6ZN （ASTM A240 /A 240M N 08367）。

　　超级奥氏体不锈钢化学成

分中1.4529和N08367的含镍量约为25%, 而254SMO只有18% , 但它对耐氯离子腐蚀性上几乎没有影响。试验结果证明, 254SMO 的点腐蚀电位高于AL16XN, 具有更好的耐点蚀能力。由于镍在现阶段处于高价位, 所以采用254SMO会带来更佳的经济效益。

5、海水蝶阀的外表面防腐

　　在海洋金属材料设施中,常年不接触海水的部分称为海洋大气的腐蚀环境。海水淡化用蝶阀,一般都处于该环境中。与陆地相比,这部分由风带来的细小盐颗粒沉积在阀门的外表面,其腐蚀要比内陆大得多。为此,应在蝶阀的阀体和执行机构的外表面进行防腐处理。例如, PTFE+阳极处理或喷涂树脂处理。从而提高金属抵御海洋大气腐蚀的能力。

6、结语

　海水淡化作为符合循环经济理念的新兴产业。正以其低能耗、低污染以及在工业废水处理、浓盐水综合利用和化工等领域的崭新应用前景,受到越来越多的重视。除此以外,我国自主研发的海水淡化装置,已走出,在东南亚沿海国家的火力发电厂的淡水制备中,发挥重要作用。

　　　　海水含盐量在3%以下，PH值约为6.5,氯化物0.01%（Wt）左右时，可以采用316L不锈钢．对于其他工况，可按氯离子浓度来选择蝶板的材质．