循環(huán)冷卻水作為設(shè)備換熱冷卻的主要介質(zhì)被廣泛地用于工業(yè)裝置。循環(huán)冷卻水經(jīng)過冷卻后通過金屬管道輸送到各個用水點(diǎn),溫度升高后的冷卻水再通過金屬管道送回到冷卻塔冷卻并循環(huán)使用。
循環(huán)冷卻水通常取自于工業(yè)裝置附近的水源,經(jīng)過過濾自然水中的顆粒,填加防腐劑(例如一些含磷的鹽類)、除垢劑、殺菌劑(例如一些次氯酸鹽的氧化性鹽類)等簡單處理后用于工業(yè)裝置中。由于循環(huán)冷卻水在初期處理過程中添加了氯化物藥劑,致使冷卻水中存在少量的氯離子。
然而,對于沿海的工業(yè)裝置,在海水倒灌的季節(jié),循環(huán)冷卻水中的氯離子含量會有明顯提高。氯化物含量的增加會對金屬管道,以及管道上的閥門內(nèi)件造成不同形式和程度的腐蝕。循環(huán)冷卻水的管道一般采用碳鋼。氯化物對碳鋼管道產(chǎn)生均勻腐蝕,因此通過增加管道的腐蝕裕量就可以保證碳鋼管道在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)的安全使用。
為此,需要從安全和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),分析在循環(huán)冷卻水操作工況下影響應(yīng)力腐蝕開裂的因素和出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂的可能性,從而確定經(jīng)濟(jì)合理的、符合循環(huán)冷卻水操作工況的閥門內(nèi)件的選擇,并推薦有利于減少腐蝕的閥門形式。
在循環(huán)冷卻水的管道上,閘閥或蝶閥通常作為切斷閥,截止閥作為流量調(diào)節(jié);而止回閥則為升降式、懸啟式或雙板式。
(1)閘閥
當(dāng)閘閥在全開位置時,閥桿和閥板分別退入到閥門倒密封以上的填料區(qū)和離開閥門的流道位
于閥蓋區(qū)內(nèi)。在此狀態(tài)下,閥桿理論上不與流體接觸,而閥板雖仍然保持與流體的接觸,但并不處于完全流動的流體之中。從理論上講,閥板周圍的流體的流動狀態(tài)并不理想。然而,由于閥板周圍的流體與主流道中流動的流體存在一定的溫度差,主流道中流動的流體會通過這兩部分流體的溫差動能將熱量帶走。因此,閥板以及閥板周圍的流體所處區(qū)域的溫度應(yīng)與流體的溫度相近。
(2)蝶閥
蝶閥在開啟的位置時,閥板和閥桿全部浸沒在流動的流體中。閥板和閥桿的溫度與流體的溫
度相同。
(3 )截止閥
當(dāng)截止閥處于部分開啟時,閥桿部分退入到閥門倒密封以上,而閥盤的位置與閘閥相同。由
于截止閥的流道與閘閥不同,為曲折流徑,因此,閥桿和閥盤周圍流體的流動狀態(tài)好于閘閥。
(4)升降式止回閥
在閥門開啟時,閥塞上升,閥塞周圍流體的流動狀態(tài)與截止閥相似。
(5)懸啟式止回閥
與閘閥相似,閥盤與閥盤軸上部流體的流動狀態(tài)欠佳。但由于金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較高,因此,閥盤整體與閥盤軸的溫度應(yīng)與流體的溫度相近。
(6)雙板式止回閥
與蝶閥相似,閥板和閥桿全部浸沒在流動的流體中。閥板和閥桿的溫度與流體的溫度相同。
通過對不同閥門的結(jié)構(gòu)分析可知,蝶閥和雙板止回閥內(nèi)的流體流動最好,其閥內(nèi)件的溫度與流體的溫度相同;而閘閥、截止閥、升降式止回閥和懸啟式止回閥的閥內(nèi)件并未受到流體的直接沖刷,但因流體的傳熱和金屬部件的導(dǎo)熱,其溫度與流體的溫度應(yīng)相近。