如何选择正确的控制阀材料

用户在选择阀门部件材料时，往往会面临令人眼花缭乱的选项。本文将为您揭开设计过程的神秘面纱。

阀门材料的选择好比与神话中的九头蛇作战。当你集中精力对付一个头，以为已经战胜了它，却突然发现另外两个头向你发起攻击。这个问题是多方面的，因为通常有多个不同的物理和化学过程同时在起作用。此外，每个阀门部件可能都有不同的关键性能要求。

不过，需要注意的是，导致阀门部件损坏的机制是复杂且相互关联的。尽管本讨论提供了一般性指导，并努力提高对材料选择所涉及的各种因素的认识，但每种工艺和产品仍需进行彻底审查和详细了解，以选择最佳材料。

第一步是材料选择过程，这也是最困难的部分。造成控制阀组件损坏的原因有很多，包括侵蚀、粘合剂磨损、闪蒸、气蚀、腐蚀、极端温度等。这些挑战中的几个往往同时发生，因此识别和了解每个问题非常重要。

图 1：当带有研磨颗粒的流体介质撞击到部件上时，就会发生侵蚀，例如在该阀体上，流体介质流出时，侵蚀和腐蚀的共同作用会磨损材料。

侵蚀（图 1）是由于加工流体中的微粒造成的零件材料物理剥离。这种现象常见于带有研磨颗粒的泥浆或液体中，通常通过使用硬质材料或高强度涂层来解决。

尽管名称有误导性，但粘合磨损与侵蚀性胶水无关，而是金属相互摩擦造成的。对于必须长时间连续运行的高循环阀门来说，这种情况尤其麻烦。

解决这一问题的关键在于选择正确的材料组合，使它们不会相互损坏。不同的材料有不同的咬合倾向（粘着磨损的另一个名称），但有一些通用的指导原则。两种软质材料接触时容易发生咬合，但硬质材料与相对较软的材料配对使用的时间会更长。

当液体通过阀门时，下游压力低于液体的蒸汽压力，就会发生闪蒸损坏（图 2左）。液体在通过阀门喉部时会沸腾，在此过程中会磨损金属。

气蚀（图 2右）与闪蒸类似，但通常破坏性更大。在这种情况下，液体在通过阀门时会下降到蒸汽压以下，但随后压力会上升，使气泡塌陷。由此产生的微射流和冲击波撞击阀壁、阀内件和下游管道，造成损坏。

闪蒸，尤其是气蚀，确实是令人担忧的问题。对付这些现象的工具是结合使用非常坚硬的材料，以最大限度地降低损坏率和/或采用阀门内件设计，以消除气蚀或将破坏性能量集中到远离敏感阀门部件的地方。在严重和不可避免的气蚀情况下，我们无法取胜，只能减缓其影响并争取时间。最终，阀门会损坏并需要维修。

腐蚀是另一个凶恶的对手，它有多种形式，是由化学物质引起的（图 3）。一般腐蚀是最常见、最容易理解的腐蚀形式之一。当环境均匀地侵蚀金属时，就会发生这种腐蚀，例如在室外未加保护的钢或铁生锈。与一般腐蚀不同的是，点状腐蚀是一种局部腐蚀，会在金属上留下深坑，而这些深坑在其他情况下可能并不存在。

图3

腐蚀类型不胜枚举，包括应力腐蚀开裂（SCC）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、电化学腐蚀等。与腐蚀作斗争最难的部分在于了解腐蚀发生的化学过程，因为在许多情况下，会同时发生几种类型的腐蚀。