1、概述

有機(jī)硅單體合成硅粉用閥的銹蝕是有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)的一大瓶頸，尤其是在旋風(fēng)下料、回料及放空位置，進(jìn)口耐熱閥門壽命通常超過6個(gè)月，國產(chǎn)耐熱閥門壽命超過1個(gè)十天，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹一種新型特殊耐熱閥——盤閥。盤閥在同樣載荷的使用壽命可以達(dá)到2~3a，是有機(jī)硅單體合成和硅焦化耐熱閥的首選。

2、分析

2.1、工況條件

應(yīng)適于旋風(fēng)下料和回料載荷的閥門(圖1)，壓力0.7MPa，氣溫280°C，輸送介質(zhì)硅粉、甲基氯乙腈和其他高沸物球閥，繼電器速率4次/h，顆粒規(guī)格200目，介質(zhì)粘度62HRC。此載荷存在交變壓差，要求管件單向密封，通常選用硬密封閥門實(shí)現(xiàn)迅速繼電器。為了抵御硅粉的銹蝕，立方體和噴嘴選擇WC或Cr3C2進(jìn)行表面處理，處理后的表面強(qiáng)度通常≥67HRC。

圖1閥門

2.2、損傷

一臺應(yīng)適于合成硅粉旋風(fēng)下料位置5個(gè)月的閥門拆裝后檢測，其立方體(立方體材料為410SS，硬質(zhì)合金為WC)的硬質(zhì)合金層遭到磨蝕并脫落(圖2)。剖析其成因，硅粉和羥基氯乙腈不具備對硬質(zhì)合金的磨蝕性，即使羰基氯乙腈碰到水，會分解出氟化氫，形成氯離子，對立方體和噴嘴的晶粒形成磨蝕。有機(jī)硅單體合成是間歇性生產(chǎn)，為了保證生產(chǎn)的長周期和高效性，每天泊車對系統(tǒng)和管線進(jìn)行吹掃和擦洗。另外，泊車其間，空氣中的水會踏入系統(tǒng)，系統(tǒng)中殘留的氯乙腈與水接觸形成氯離子。因?yàn)槁入x子對WC合金和410SS及奧氏體鍍鋅304和316等具備很強(qiáng)的磨蝕性，因此很難有高功耗和價(jià)錢適中的材料可以選擇。

圖2立方體的硬質(zhì)合金層脫落

Cr3C2可以抵御氯離子的磨蝕，因此有的進(jìn)口閥門采用Cr3C2處理立方體和縱梁。雖然球閥，Cr3C2在烘干系統(tǒng)的抗黏結(jié)能力很弱。對于有機(jī)硅單體合成載荷，球閥要求經(jīng)常繼電器，立方體和噴嘴難以承受經(jīng)常繼電器造成硬質(zhì)合金之間的微沖壓現(xiàn)象，導(dǎo)致球閥繼電器卡塞，并骨折硬質(zhì)合金層(圖3)。

圖3立方體和噴嘴骨折

立方體和噴嘴表面的WC和Cr3C2硬質(zhì)合金層均選用超音速涂裝技術(shù)處理。因?yàn)橛操|(zhì)合金與立方體和噴嘴碳化物材料之間的黏結(jié)力較低及浸蝕和經(jīng)常繼電器造成的交變?nèi)渥兊日T因，導(dǎo)致了硬質(zhì)合金層的龜裂。

合成硅粉旋風(fēng)下料和回料時(shí)，球閥開啟壓差0.3~0.4MPa。合成硅粉放空時(shí)，球閥開啟壓差為0.6~0.7MPa。硅粉在高速氣流的推動下，快速釋放，并沖蝕立方體和閥門，因?yàn)閳A球的硬質(zhì)合金層早已脫落，其晶粒強(qiáng)度只有21HRC，從發(fā)覺泄露到出現(xiàn)大的缺陷常常只需1~2d時(shí)間。

2.3、其他病因

造成閥門破損的其他成因還存在低溫、閥體磨蝕及流通通道穿孔等。另外球閥在繼電器的過程中，介質(zhì)必定會踏入閥的中腔，隨著中腔物料的積累，球閥的繼電器轉(zhuǎn)速變大，尤其是超細(xì)硅粉的堆積，最終造成球閥的毀壞。

3、盤閥

經(jīng)過剖析，對于有機(jī)硅單體合成的旋風(fēng)下料、回料及放空的截?cái)嚅y選擇閥門是很難解決其壽命的問題。盤閥(圖4)在硅粉輸送管道的使用上具備顯著的特點(diǎn)。

圖4盤閥

(1)驅(qū)動裝置通過銷子與搖臂使閥盤(閥瓣)搖動一定的視角實(shí)現(xiàn)管件的繼電器。閥盤密封面利用彈簧與噴嘴密切貼合，彈簧壓力仍然使閥盤密切貼合在噴嘴上，又容許閥盤在密封面的平行方向上有位移。這有助于補(bǔ)償球閥零件由熱脹冷縮而導(dǎo)致的變型和多次繼電器后形成的微量磨蝕，擺脫任何背壓變化對密封的影響并能避免顆粒介質(zhì)進(jìn)入密封面之間。在盤閥啟閉過程中，殼體密封面對閥盤在切線方向上的磨擦力之差，使閥盤在一個(gè)啟閉循環(huán)過程中形成自轉(zhuǎn)并可以不斷剪切與清掃在工藝過程中有或許堆積在閥腔內(nèi)的介質(zhì)。

(2)整體焙燒式閥盤、閥座強(qiáng)度高，有良好的耐磨蝕性和耐磨蝕性。具備自旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的閥盤不但可達(dá)到與噴嘴的自拋光作用，加強(qiáng)密封面的自清潔功耗，使得在繼電器過程中可剪切物料，保留了較為靠譜的刮削設(shè)計(jì)?？稍谑褂弥谐掷m(xù)達(dá)到.104Ⅵ級密封要求。

(3)閥盤密封面為碟簧正壓力補(bǔ)充，保證球閥在設(shè)計(jì)容許的壓力內(nèi)提供足夠的密封預(yù)緊力，避免物料踏入密封面導(dǎo)致表面外傷，影響密封功耗。

(4)襯套選用防噴設(shè)計(jì)，保證了蝶閥在高壓場合使用的靠譜性。襯套與軸套用柔性石墨潤滑，解決了高壓管件繼電器時(shí)存在的啟閉轉(zhuǎn)速過大的問題，球閥在操作使用過程中的安全性也得到了保障。

(5)濾料處的彈簧補(bǔ)償設(shè)計(jì)能保證在室溫及壓力波動的狀況下，給與濾料應(yīng)當(dāng)?shù)难a(bǔ)償力保證密封。再者，也能滿足常年對外漏的密封功耗要求。

(6)球閥內(nèi)件按照工藝要求的不同，可設(shè)計(jì)為表面特殊處理。比如采用強(qiáng)度高，耐沖蝕功耗好的材料或選用內(nèi)件表面硬化處理的方法減少耐熱性。

(7)球閥選擇較大輸出力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證在閥體內(nèi)部出現(xiàn)少量堆積時(shí)不影響球閥正常動作到位。

經(jīng)多個(gè)工位及項(xiàng)目使用證明，國產(chǎn)盤閥可達(dá)到現(xiàn)階段硅粉下料裝置的工藝要求，滿足使用載荷。但國產(chǎn)盤閥也存在一定的劣勢。①由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)較大，球閥的操作器件及相應(yīng)的傳動部件寬度降低。因而，整機(jī)的自重和造型規(guī)格略小于同工位使用的進(jìn)口球閥。②為保證球閥在使用過程中還能達(dá)到密封面刮削和剪切物料的作用，閥盤選用回復(fù)力較大的碟簧。因而，繼電器時(shí)所需扭力小于進(jìn)口球閥。

4、結(jié)語

進(jìn)口閥門與盤閥售價(jià)貴，制造周期長，零配件供應(yīng)與售后服務(wù)不及時(shí)，修理不便于，發(fā)生任何微小故障就會導(dǎo)致設(shè)備泊車，給生產(chǎn)單位導(dǎo)致很大耗費(fèi)。國產(chǎn)盤閥是針對硅粉下料工位特殊設(shè)計(jì)，尤其針對使用中出現(xiàn)的問題采用了新的結(jié)構(gòu)和材料，所以在使用周期上也優(yōu)于進(jìn)口球閥。隨著硅化工工業(yè)的發(fā)展，盤閥將被越來越多的用戶使用。

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