襯裡閥門

進入二十一世紀以來，世界石化工業逐漸向中國轉移，中國已成為世界石化產品生產大國，原油加工能力和乙烯生產能力現居全世界第二位和第三位，而且還在進一步增大。而我國的石化設備長期依靠進口，一些重要工序的特種閥門也要進口，這與石化工業大國的地位極不相稱，也不符合我國建立節約型社會的國策。

基本介紹

• 中文名：襯裡閥門
• 產品特點：依靠介質本身的流動
• 設計規範：GB/T 13932 GB12235 GB12236
• 結構形式：升降立式

襯裡閥門

由於石化工業中有些介質具有極強腐蝕性，一般的碳鋼閥門很快被腐蝕掉，即使是不鏽鋼閥門，也會被腐蝕。後來人們發明了哈氏合金、蒙乃爾合金、20號合金，解決了石化特殊管道輸送難題，因為這些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Cu、Pt等貴重金屬，加上資源有限，影響了石油化工工業的發展，所以尋求一種性能優越，價格適當的材料，生產成本低的閥門是世界各國科技人員努力追求的目標。

聚四氟乙烯(PTFE)

從聚四氟乙烯分子結構看，C-C主要鏈的周圍對稱排列著氟原子，形成了一個氧原子組成的外罩保護著主鏈。C-F鍵極其牢固，使聚四氟乙烯具有很高的耐化學腐蝕性能，其耐腐蝕性超過了現有的所有塑膠，故有“塑膠王”之稱。聚四氟乙烯幾乎耐任何濃度的強酸、強鹼、強氧化劑和溶劑的腐蝕，即使在高溫下對它也不發生作用。只有熔融的鹼金屬或他們的氨溶液、氟化氯及元素氟會對它發生作用，而且也只有在高溫下才明顯地發生作用，聚四氟乙烯的力學性能見表6-14。

表6-14 聚四氟乙烯的力學性能

項 目	指 標	項 目	指 標
密度(g/cm³)	2.1～2.26	拉伸強度(MPa)	13.7～24.5
比熱容[10³J/(kg·K)]	1.05	壓縮強度(MPa)	11.8
熱導率[W/(m·K)]	0.244～0.273	彎曲強度(MPa)	10.8～13.7
線膨脹係數(K-1)	25～11×10-6	衝擊強度(J/m²)	1.61×103
非晶區玻璃化溫度(℃)	-120	彈性模量(MPa)	392
晶體熔點(℃)	327	介電常數(106HZ)	2.0～2.2
開始分解溫度(℃)	415	伸長率(%)	300～500
工作溫度範圍(℃)	-190～250	分解溫度(℃)	>415

聚四氟乙烯突出的加工性能特點是成型加工困難，在熔融狀態無流動性，在熔融溫度以上也不能從“高彈態”轉變到“黏流態”，加熱到它的分解溫度(415℃)也不能流動。因此聚四氟乙烯很難用模壓、注射等一般熱塑性塑膠的加工方法來製造形狀複雜的製件，只能將聚四氟乙烯粉料預壓成所需形狀，然後再燒結成型。其塗層多微孔，不能單獨用作防腐塗層。

F4可以進行黏結，但需進行表面特殊處理。將F4與F4製件接合的最理想方法是焊接，一般F4的焊接方法分為熱壓焊接和熱風焊接。

可溶性聚四氟乙烯塑膠(PFA)

PFA聚全氟代烷氧基。它具有F4的所有優良性能，又無F4那樣加工困難的缺點，它具有良好的熱流動性，便於加工成型，有可溶性聚四氟乙烯之稱。

PFA兼有F4與46的優點，它即有F4優異的耐化學腐蝕性和耐高溫性能。又可像F46一樣可用一般熱塑性塑膠加工方法成型加工，且比F46更為方便。PFA在工業上可用作防腐蝕襯裡及防腐塗層。可用於製造泵、儲槽內襯、風箱、膨脹管、特種軟管、薄膜等。

PFA在室溫和250℃以下的力學性能與F4相似，285℃經2000h後的拉伸強度和伸長率不下降，彎曲壽命是F4的2～3倍。PFA比F4的力學性能要好得多，如在250℃下，PFA的拉伸強度為13.7MPa，而F4在該溫度下其拉伸強度只有4.9MPa。PFA結晶熔點比F4低20℃(熔點304℃)，使用溫度與F4相同(250℃)，且高溫強度比F4大2倍。

聚全氟乙丙烯塑膠(FEP)

聚全氟乙烯由於C-C鍵周圍有極牢固的氟碳鍵存在及其禁止效應，因而使它的耐腐蝕性能極好。與聚四氟乙烯相似(在150℃下)，它幾乎能抵抗所有化學介質(包括濃硝酸及王水)的腐蝕。只有高溫下的氟、鹼金屬及二氟化氯、三氟化氯等能與它發生作用。它對稀或濃的無機酸、鹼、醇、酮、芳烴、氯代烴、油脂等均有優良的耐腐蝕性。由於具有支鏈，故使它的耐溫略有降低，最高使用溫度約200℃，長期使用溫度比F4降低了50℃。F46的力學性能見表6-15。

F46的突出優點是具有較好的成型加工性能，可以用熱塑性塑膠通用的成型加工方法如模壓、擠出、注射等進行加工。F46在熔融狀態能和金屬黏結。

表6-15 F46的力學性能

項 目	指 標	項 目	指 標
密度(g/cm³)	2.14～2.17	開始分解溫度(℃)	400
比熱容[10³J/(kg·K)]	1.17	拉伸強度(MPa)	20.3～24.5
熱導率[W/(m·K)]	0.184	衝擊強度，帶缺口	不斷
線膨脹係數(K-1)	8.3～10.5	彈性模量(MPa)	343
玻璃化溫度(℃)	130	介電常數(106HZ)	2.0～2.2
熔點(℃)	265～278	伸長率(%)	250～330

氟塑膠性能特點

襯氟塑膠閥門(襯裡閥門)，在上世紀七十年代開始研發，由於閥門結構的特殊性，最初的襯氟塑膠閥門主要集中在旋塞閥與球閥幾個結構簡單品種，主要用於石化管道中強酸、強鹼及溶劑類物質。

然而單純用氟塑膠製作的閥門是難以勝任溫度較高、壓力較高工況下工作的，必須另闢蹊徑。人們在不斷試驗和實踐中，利用氟塑膠的可塑性加工原理，用鋼鐵做外殼，將氟塑膠襯於殼體內，以隔絕鋼鐵金屬與強腐蝕性介質的直接接觸，這既解決了氟塑膠的強度低，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，成為當今世界發展最快的一種複合型閥門材料。

氟塑膠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公司研製出聚四氟乙烯，並於1949年實現工業化。繼而英國的ICI、德國的Hoechse、日本的大金工業、義大利的Montefiaos等相繼投產，我國於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。含氟塑膠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。

由於氟塑膠分子結構中都有氟碳鍵及其禁止效應，故具有優良的耐腐蝕性、耐高(低)溫性、非黏附性、電絕緣性等，又由於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膠各自的優點。由於氟塑膠的品種很多，這裡僅介紹產量最大，使用最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。