高溫閥門(mén)廠(chǎng)家北高科集團技術(shù)部整理，氯氣作為氯堿化工的重要原料，用途極其廣泛。盡管氯氣為非易燃介質(zhì)，但如同氧氣一樣，氯氣對某些物質(zhì)的燃燒具有助燃作用，許多有機化學(xué)品極易和氯發(fā)生反應，有時(shí)還會(huì )發(fā)生強烈的爆炸。當氯氣的濃度超過(guò)嗅覺(jué)的閾值時(shí)，隨著(zhù)接觸時(shí)間的延續及濃度的增加，可能會(huì )因為窒息而導致死亡。而在濕氯環(huán)境，氯氣和水會(huì )生成鹽酸對高溫閥門(mén)產(chǎn)生腐蝕。因此氯氣環(huán)境用高溫閥門(mén)的安全性要求極高，對高溫閥門(mén)的結構、材料、試驗及包裝等提出了更為嚴格的要求。

2 氯氣常用高溫閥門(mén)類(lèi)型

2. 1 高壓截止閥

高壓截止閥由于屬于強制密封閥，并且閥腔中不會(huì )滯留介質(zhì)、閥桿為防飛出結構、填料壓蓋可調節、密封面可以堆焊司太立或鑲嵌 PTFE，因此，干氯工況常選用高壓截止閥。

但需要注意的是填料函結構的設計，因為氯介質(zhì)可能由閥桿處逸散性泄漏并與潮濕空氣發(fā)生反應，造成對閥桿的腐蝕。為此，可采用波紋管結構或者將填料函加長(cháng)并且使用石墨填料或者聚四氟乙烯填料，閥桿使用哈氏合金 C －276 和 C22 材料，采取這些措施可延長(cháng)干氯環(huán)境下高壓截止閥的使用壽命。

2. 2 高溫球閥

高溫球閥可實(shí)現緊急關(guān)斷，并且在全開(kāi)時(shí)可提供小的流阻，而且比相同尺寸的高溫旋塞閥容易操作，由于高溫球閥是部分回轉設計，因而更有利于閥桿處的密封。

干氯環(huán)境用高溫球閥應該用防飛出閥桿結構，并且填料處可調，盡管氟橡膠O型圈會(huì )用來(lái)做外部次級密封，但是推薦使用 PTFE 做主密封材料。美國氯氣協(xié)會(huì )出版物中要求干氯環(huán)境的高溫球閥需有防靜電裝置，用來(lái)保證閥桿和閥體之間的電連續性。

用于液氯環(huán)境的高溫球閥設計必須考慮超壓情況，當高溫閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，截留在高溫閥門(mén)中腔的液氯會(huì )持續揮發(fā)，當揮發(fā)釋放的氣體壓力達到一定程度可能造成高溫閥門(mén)承壓邊界失效，為解決這一問(wèn)題，球體上應開(kāi)有泄壓孔并使其指向高壓端，或者采用自動(dòng)泄放單活塞型(SPE)閥座。無(wú)論采用哪種泄壓結構，閥體上必須注明壓力方向標識，箭頭指向低壓端，箭尾為高壓端即泄壓方向。

2. 3 高溫旋塞閥

高溫旋塞閥可以滿(mǎn)足氯介質(zhì)工況并且使用狀況良好，但是也同樣存在缺點(diǎn)。高溫旋塞閥啟閉時(shí)操作轉矩需要平衡，并且密封性不好，與高溫球閥一樣，高溫旋塞閥也能提供緊急密封，部分回轉的結構使得高溫閥門(mén)能夠獲得比直行程高溫閥門(mén)更好的閥桿密封設計。高溫旋塞閥的閥桿是防飛出設計而且填料可調節，通常密封材料為PTFE。

高溫旋塞閥通常為縮頸，與高溫球閥一樣，在關(guān)閉時(shí)會(huì )使內腔滯留氯介質(zhì)，所以，旋塞體也要在高壓方向上留有泄放孔。

2. 4 軟密封高性能高溫蝶閥

在氯介質(zhì)中，也可以用軟密封高性能高溫蝶閥，尤其是大口徑場(chǎng)合，但這種高溫閥門(mén)和 API 609 全襯高溫蝶閥的結構還是有所區別。氯環(huán)境軟密封高性能高溫蝶閥的填料壓蓋應設計成可調節結構，閥座應設計成一體式唇形密封結構。

軟密封高性能高溫蝶閥可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉，使得高溫閥門(mén)填料密封相對于多回轉高溫閥門(mén)有了更長(cháng)的使用壽命。

2. 5 全襯氟塑料高溫蝶閥

全襯氟塑料高溫蝶閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，因為所有內件都襯有聚四氟乙烯，所以高溫閥門(mén)的金屬部分都不會(huì )與介質(zhì)接觸，全襯高溫蝶閥的閥桿應設計成防飛出結構。

全襯高溫蝶閥可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉，使得高溫閥門(mén)填料密封相對于多回轉高溫閥門(mén)有了更長(cháng)的使用壽命。

全襯聚四氟乙烯閥座的彈性由其下邊的一層氟橡膠實(shí)現，這層氟橡膠不與介質(zhì)接觸。

2. 6 偏心半高溫球閥

這種高溫閥門(mén)和傳統的高溫球閥有很大區別，當高溫閥門(mén)關(guān)閉時(shí)其中腔不會(huì )滯留介質(zhì)。閥座材料的選擇及其緊急關(guān)斷特性由實(shí)際應用確定，該高溫閥門(mén)在氯環(huán)境中通常用做調節閥。

2. 7 全襯高溫球閥

全襯高溫球閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，因為所有內件都襯有 PTFE，所以高溫閥門(mén)的金屬部分不會(huì )與介質(zhì)接觸，該高溫閥門(mén)可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉，這樣使得高溫閥門(mén)填料密封相對于多回轉高溫閥門(mén)有了更長(cháng)的使用壽命。全襯高溫球閥的閥桿應具有防飛出功能，填料壓蓋應設計成可調結構。填料通常選用PTFE。

全襯高溫球閥只能應用于氣體介質(zhì)。因為一旦用于液氯環(huán)境，滯留在閥腔中的液氯介質(zhì)持續揮發(fā)所引起的超壓情況由于無(wú)法泄壓而可能導致中腔承壓邊界失效，進(jìn)而影響高溫閥門(mén)安全運行。

2. 8 軌道高溫球閥

這種高溫閥門(mén)綜合了強制密封高壓截止閥和全通徑高溫球閥的特點(diǎn)，介質(zhì)不會(huì )在關(guān)閉過(guò)程中滯留在中腔內。軌道高溫球閥采用控軌螺栓和閥桿導向槽控制球體使其按設計軌跡旋轉及升降，實(shí)現高溫閥門(mén)的無(wú)摩擦開(kāi)啟和關(guān)閉，保證高溫閥門(mén)低扭矩操作和長(cháng)期可靠性。

2. 9 襯里高溫旋塞閥

襯里高溫旋塞閥在干性和濕性氯環(huán)境中均適用，可提供緊急關(guān)斷功能，閥桿為部分回轉，這樣使得高溫閥門(mén)填料密封相對于直行程高溫閥門(mén)有了更長(cháng)的使用壽命。

襯里高溫旋塞閥應設計成旋塞和閥桿一體式防飛出閥桿結構，填料壓蓋應具有可調節功能，填料通常為聚四氟乙烯。

襯里高溫旋塞閥通常為縮頸，與高溫球閥一樣，在關(guān)閉時(shí)會(huì )使介質(zhì)滯留在閥腔，所以，旋塞體要在高壓方向上開(kāi)有泄放孔。

3 氯環(huán)境高溫閥門(mén)選型需要考慮的因素

選擇氯環(huán)境應用高溫閥門(mén)時(shí)，除了考慮流量因素外，還應考慮以下因素。

3. 1 交變溫度工況

在溫度經(jīng)常大幅度變化的工況，一些特殊閥桿密封結構及填料結構，應考慮選用波紋管或者活載荷填料。

3. 2 密封方向

如果工況要求雙向密封，應避免選用單向密封的高溫閥門(mén)。

3. 3 環(huán)境溫度

在選擇材料時(shí)，應注意考慮環(huán)境溫度和工藝溫度。

3. 4 濕氯環(huán)境的潛在風(fēng)險

當高溫閥門(mén)應用干氯環(huán)境但有潛在的濕氯環(huán)境時(shí)，或者金屬部件已經(jīng)被腐蝕的情況下，選擇材料應尤其慎重，例如，大部分的全襯高溫旋塞閥和高溫球閥的承壓件都是球墨鑄鐵，球墨鑄鐵可用在Ⅰ級工況下。但是對該級別來(lái)說(shuō)，閥體和閥蓋的材料選擇必須按照高溫閥門(mén)材質(zhì)選擇指南的規定，另外，高溫閥門(mén)部件材質(zhì)的選擇必須夠滿(mǎn)設計壓力和設計溫度。

3. 5 節流

用于節流的高溫閥門(mén)必須能夠適應由高壓差所產(chǎn)生的低溫工況，當選擇高溫閥門(mén)時(shí)，必須考慮所有可能產(chǎn)生低溫度下的工況。

高溫閥門(mén)的設計必須保證不會(huì )發(fā)生閃蒸和氣蝕，這就需要變更內件和更改流道尺寸來(lái)實(shí)現。

3. 6 固體雜質(zhì)和異物的潛在威脅

在某些工況下，干氯環(huán)境可能出現固體雜質(zhì)，從而影響高溫閥門(mén)的密封性能。所以高溫閥門(mén)的類(lèi)型和部件材料必須要考慮進(jìn)去。

在特殊情況下，氯化鐵和硫酸銨聚合物可能在高溫閥門(mén)內腔聚集，例如高壓截止閥的閥瓣。為了防止這些顆粒聚合，建議對高溫閥門(mén)定期吹掃以去除這些聚合物。

如果清掃時(shí)間間隔過(guò)長(cháng)，聚合物會(huì )在高溫閥門(mén)上硬化，使高溫閥門(mén)失去緊急關(guān)斷的功能。即使高溫閥門(mén)長(cháng)時(shí)間未清掃，但經(jīng)過(guò)多次清掃后聚合物仍然可以被清掃而保證高溫閥門(mén)的關(guān)斷。

3. 7 氯離子腐蝕

承受應力腐蝕的高溫閥門(mén)部件，或者因為泄漏而暴露于腐蝕環(huán)境的高溫閥門(mén)部件，包括閥桿、閥瓣、緊固件和彈簧墊圈，都不能用 300 系列不銹鋼。

4 干氯環(huán)境用高溫閥門(mén)及材料選擇、測試和包裝要求

4. 1 高溫閥門(mén)選擇

在特定工況下選用非表中推薦的其他類(lèi)型高溫閥門(mén)時(shí)，應該在樣品經(jīng)過(guò)測試合格后并有可查的使用記錄才可以使用，以保證系統安全運行。

4. 2 干氯環(huán)境用高溫閥門(mén)材料的選擇

在對干氯環(huán)境應用高溫閥門(mén)選材時(shí)可以參考，但并不意味著(zhù)適用于氯介質(zhì)的非表列材料不能使用，選材時(shí)高等級材料可代替低等級材料。

4. 3 高溫閥門(mén)測試

每臺高溫閥門(mén)必須按照 API 598 進(jìn)行性能試驗，殼體強度試驗按 1. 5 倍 38℃ 下壓力溫度額定值進(jìn)行試驗，正負偏差不超過(guò) 25psig。用于干氯環(huán)境的高溫閥門(mén)必須進(jìn)行密封試驗，試驗介質(zhì)嚴禁用液體，必須用惰性氣體或者空氣，在保壓期間無(wú)泄漏。

4. 4 清潔和包裝

所有的金屬高溫閥門(mén)必須進(jìn)行脫脂、特殊清洗及干燥處理。高溫閥門(mén)潤滑應選用與氯具有相容性的潤滑脂，這樣才能使高溫閥門(mén)適用于氯環(huán)境中，高溫閥門(mén)包裝必須保證濕氣不能進(jìn)入閥體中。在高溫閥門(mén)安裝到管道上之前，用戶(hù)應該注意保證包裝的完整性。

全襯高溫閥門(mén)的部件必須經(jīng)過(guò)脫脂、特殊清洗及干燥處理后方可進(jìn)行裝配，以滿(mǎn)足氯環(huán)境的使用要求，在經(jīng)過(guò)壓力試驗之后，高溫旋塞閥、高溫球閥和高壓截止閥應該解體重新對部件進(jìn)行清洗和干燥，以去除腔體內的水分。全襯高溫蝶閥則無(wú)需這樣操作，但也應該清洗和干燥。高溫閥門(mén)試驗后應將高溫閥門(mén)包裝完好以保護襯里和內件，襯里高溫閥門(mén)不必進(jìn)行防止濕氣腐蝕內件的密封包裝。如果干燥工作沒(méi)有做好，非襯里的金屬高溫閥門(mén)會(huì )被腐蝕。保護襯里高溫閥門(mén)的關(guān)鍵是保證內腔和法蘭面的干凈和干燥，并且一直持續到高溫閥門(mén)安裝前，即便在安裝前，高溫閥門(mén)還有可能在現場(chǎng)進(jìn)行一次清洗和干燥處理。

5 結語(yǔ)

用于干氯環(huán)境中的高溫閥門(mén)類(lèi)型主要有高壓截止閥、高溫球閥、高溫旋塞閥和高溫蝶閥。應用在氯環(huán)境的高溫閥門(mén)不同于普通工況的高溫閥門(mén)，每種高溫閥門(mén)都需要針對干氯環(huán)境進(jìn)行特殊結構設計。氯環(huán)境高溫閥門(mén)結構及材料都有特殊要求，是一種特殊設計的產(chǎn)品，必須引起制造商、供應商、安裝公司和操作者足夠的重視，使得高溫閥門(mén)能夠滿(mǎn)足氯環(huán)境運行的條件，保證高溫閥門(mén)安全可靠運行。