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控制阀的气蚀与闪蒸_图文

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控 制 阀 

石  油  化  工 

自  

动  化 ,20 ,2:9  06 7

AUTOM ATl ON N  l PETRO— CHEM l CAL NDU s l TRY 

控 制 阀 的气 蚀 与 闪蒸 
金 莉 
120) 30 2  (P C E东 北 分 公 司 自控 室 , 林 吉 林 吉

摘要 : 对制约控制 阀选用的气蚀及闪蒸的产生原 因进行 了分析 , 从产生 机理 出发 , 以图文 方式讲述 了阀在 正常状态 和气 
蚀 及 闪蒸 状 态 的压 力 变化 。 同时 有 针 对 性 的对 控 制 阀 的腐 蚀 性 进行 了分 类 , 确 其 主 要 危 害性 , 提 出 了 四 点 解 决 方 法 , 时  明 并 同 经 过 比 较 , 出 了 经济 可行 的 两 种方 案 。 提  

关键词 : 控制 阀; 气蚀 ; 闪蒸 ; 蚀; 腐 硬化处理 

中图 分 类 号 : P 1  T 24

文献 标 识 码 :  B

文 章 编 号 :0 7 3420 )2 07 2 10— 2 (060— 9—   7 0 0

对 控制 阀性 能影 响最 大 的诸 因素 中 , 蚀 与闪  气 蒸可 谓 居于 首要 地位 。这些现 象 的 出现 , 使控 制  将 阀产 生噪声 或振 动 , 伤控 制 阀 阀体 , 严 重 的可  损 更 能 是损 伤周 围 的管 道 , 同时对 于控 制 阀 的 口径 计算 
产 生严 重 的制 约 。因此 充 分 认 识 到 这一 点对 设 计  工 作 的重要 性 是 非 常 必 须 的 。为 了保 证 设 计 的 质 

\    一 /  
一  



 

量 , 之能 够 选 用 到 合 适 的控 制 阀[ , 先 要 探  使 1 首 叫]
讨 一 下气 蚀与 闪蒸 的产 生 。  
1 产 生的机 理 

图 2 阀 的 气 蚀 状 态   

液 体 流经 阀座后 下 降的 压力 , 在下 游一 侧逐 渐  回升 , 当达 到饱 和 蒸 汽压 时 , 泡 因再 次受 压 而 破  汽 灭 , 图 2所 示 。汽 泡 在 急剧 破 灭 的 过程 中 , 四  如 向

图 1用来 表示 流体 流 经 阀体 内部 的压力 变化 ,  
图 1中 : — — 阀 的入 口压 力 ; —— 阀 的 出 口压   。  z

周 释放 能 量 , 冲 撞 阀的 本 身 与 管 道 的 内壁 , 并 引起  严 重 的机 械损 伤 。一 般 认 为 冲 撞 时 的爆 发 力 可 达  到 7 0MP , 0  a 同时产 生频 率 范 围宽达 1  ̄1  0 5Hz的  噪 声 。通 常将 该现 象所 造成 的损 伤称 为冲刷 。   控制 阀的腐蚀 与 浸蚀分 类 包括 以下 4类 。   1 化 学 腐蚀 , ) 由于化学 介 质造 成 的腐蚀 现象 。   2 物 理浸蚀 , ) 由于受 高速 流动 的流 体 或 固体 粒  子 的磨 损作 用 , 件 表面 产生 的局 部损 伤 现象 。 零   3 冲刷腐蚀 , 械 的破坏 作 用与化 学 的浸蚀 作  ) 机
用相 辅相 成互 相加 速造 成 的现象 。  

力 ; 、 —阀 入 口温 度 下 的 液 体 饱 和 蒸 汽 压; 户, —  
— —

流体 临界 压 力 ; , — 流 体 缩 流 断 面 的压   、—  

力。  

图 1 阀的 正 常状 态(   不产 生气蚀 )   1 1 阀 的正 常状 态( .  不产 生 气蚀 )  

4 其 他 的腐蚀 , ) 主要 有 电腐蚀 、 力腐 蚀 、 应 晶粒 

腐蚀 、 点腐 蚀 、 孔腐 蚀 等 。  
而 由气 蚀 引起 的 浸蚀 现 象 就 是 最典 型 的 冲 刷 
腐蚀 。  
1 3 闪 蒸 的 产 生  . 

流体通 过 阀的 时候 , c 于 P、 液体 保 持 原  Pv 大 , , 存 在状 态 , 不会 引起 所谓 的 沸腾状 态 。  
1 2 气 泡 的破 灭 ( 气 蚀 ) .  即  

液 体 流过 阀座 不久 , 流速 即达 到最 大 , 力 则  压 随之 降低 , 图 2所 示 , 如 当液 体 压 力 小 于 入 口温 度  饱 和蒸 汽 压 时 , 体 开始沸 腾 , 液 出现 气 泡 。不过 , 此 
时 的蒸 发 并不 会产 生 通常 因温 升而 引起 的蒸 气 , 它 

液 体 流经 阀座后 下 降 的压 力 , 在下 游 一侧 逐渐 

收稿 日期 :0 50 一l 修 改 稿 收 到 日期 :0 51—7 2 0 —8l ; 20 —22  作者简介 : 金 莉 (9 9 )女 , 1 6 一 , 吉林 吉 林 人 。9 2年 毕 业 于 沈  19

只不过 是流 体压 力 低 于 饱 和蒸 汽 压所 产 生 的沸 腾 
现象而 已 。  

阳化 工学 院生产过程 自动化专业 , 学士学位 , 一直从事工业 自动化 
设 计 , 在 C E东 北 分 公 司 ( 吉 化 设 计 院 ) 现 P 原 白控 室 任 仪 表 工 程 师 。  

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石 油 化 工 自动 化 

回升 , 如在 下游 没 有 达 到 饱 和 蒸 汽 压 时 , 的 出 口 阀  

司太莱 合 金 ( C , r W 的合 金 ) 特 点 是  含 oC , 的 即使 处于 高温 状 态 , 能 保 持极 高 的硬 度 与 强 度 , 仍  

就会 出现 闪蒸 现 象 , 图 3所 示 。 如   此时, 因部分 液 体汽化 , 导致 比容 积增 加 , 形成  所谓 阻 塞流 状态 。在 这种 状 态下 , 过 阀的流 量不  通

不易 被氧 化 , 损 系 数 较 小 ; 适 合 用 做 高温 高 压  磨 最
差工 况所 需 的堆 焊 ( 敷 ) 化 处 理 材 料 。在 阀 芯  熔 硬 与 阀座 的密封部 分堆焊 司太莱 合金 。阀芯 的密封 部  分与特性 曲线部 分 、 阀座 密 封部 分 与流 路也 堆 焊 司 
太莱合金 。另在 阀芯滑动部分 的表面 与衬套 堆焊 司 

再 与差 压成 比例 , 就是 说无 论如 何增 加 阀 的前后  也
压 差也 不能 增大 流量 。  

\   / p c  
\ 。       p 2  I
图 3 阅 的 闪 蒸 状 态   

太莱合金 。焊 阀座 内径应 小于  ” 1一2 .  m) (” 5 4m 阀 
芯。  

3 化 学 硬 化 。表 面 硬 化 处 理 , ) 即在 高 温 状 态  下 , W , , r C , Ti 元 素 扩 散 浸 透 到 金  将 Mo C , o V, 等

属表面, 使之 形 成 超 硬 合金 层 。此 时 , 属 的 内部  金 层 仍保 持母 材原 来 的物理 性能 , 表面 层却 提高 了  而 硬 度及 耐磨 性 和耐烧 结性 。不 过 , 由于 表 面的合 金  层 含有 碳化 物 , 强碱 及强 酸介 质不 能使 用 。  
4 喷涂 硬化 。陶瓷 喷涂 , 阀体 的 内壁 喷涂 陶  ) 在

控 制 阀 的内件 直接 与流 体接 触 的 同时 , 还要 承 
受 流体 压 力 的变化 , 因此也 是气 蚀 与闪蒸 影 响最 为  严 重 的地 方 。在工 程 设 计 中就 需 要 不 断 地 寻 找 解 
决 方案 。   2 工 程设 计解 决 的方 法 

瓷 形成 陶瓷层 , 以显 著提 高耐 磨性 。具 有 坚 固的氧 
化层 , 性和疲劳强度高 , 通常添加 C , ,   韧 如 r Mo Ni

元 素 的 C- rMo钢 以及 奥 氏 体 不 锈 钢 。 比较 起 来 ,   只有第 1 第 2种 方 法 比较 经 济 实 用 , 实 际 应 用  , 在 中 已经得 到 了使 用单 位 、 计 单 位 、 产 厂家 的多  设 生
方认可。  

1 采 用 分 级 降 压 、 级 减 压 的特 殊 阀 内件 , ) 多 合  理 设计 阀体 的流体 通道 , 量 避免 流体 垂直 冲击 阀  尽 体 内件 及 内腔 ;  

2 控 制介 质 流速 , ) 降低 工 作差 压 , 使流 速减 慢 ,  
但 若控 制 阀前 后 压 差 太 大 , 制 阀 开 度 太 小 , 致  控 将

3 结束 语   

综 上 所述 , 只要 在 工程设 计 中对控 制 阀 的工况  充分 认识 , 时严 格 按 照设 计 规 范 的规 定 执 行 , 同 注 

使 在 节流 口处 流 速 增 大 , 力 迅 速 减 小 , 以说 这  压 所
种 方 法具 有相 对性 ; 果不 太 理想 。 效   3 采 用扩 大 阀 门出 口的方法 , ) 但从 其 经济性 及  实用 性不 太 可取 。   4 采 用 经硬化 处 理 的 阀内件 , ) 以提 高 阀 内组件  的表 面硬 度 。   2 1 阀 内件 表 面硬 化 的种 类  . 
1 热 处 理硬化 。 )  

意上 面提 到 的一些 问题 , 信不 会为气 蚀 及 闪蒸 的  相
问题 所 困扰 。  
参考文献 :  
1 陈 世 伟 . 制 阀 选 型 的 若 干 问 题 . 油 化 工 自动 化 , 9 7 ( )  控 炼 19 ,6 :
6 ~ 6  3 7

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1 9 ( ): 7 9 8, 2 6  

3 边 玉 平 . 谈 控 制 阀 的 选 型 . 油 化 工 自动 化 , 0 2 ( ) 7 ~  谈 石 20 ,3 :6
7  7

2 堆 焊 ( 敷 ) 化 处 理 。当 流 体 的 状态 处 于  ) 熔 硬
温度 高 于 3 0℃ , 差大 于 1 5MP 0 压 .  a的情 况 时 , 阀 

4 周 洪 义 . 制 阀 压 差 的 确 定 . 油 化 工 自动 化 ,0 4 ( ) 8 ~  控 石 20 ,1 :6
94  

芯 阀座应 进 行表 面 硬化 , 堆焊 甸太 莱 合金 。  
( 接第 9 上 4页 )  
工 业 出版 社 , 0 1 2 0 1   2 0 . 1  ̄2 9

行 计算较 易 实现 , 某些 拟合 点 的数 据值 精 度误 差  但 偏 大 。 当然 , 3种 方 法 也有 其 各 自的局 限性 , 这 这 
有 待于 在 实践 中不 断对 它予 以 改进 与完 善 。  
参 考 文献 :  
1 蔡 武 昌 , 淮 清 , 纲 . 量 测 量 方 法 和 仪 表 的选 用. 京 : 学  孙 纪 流 北 化

2 程 达 . 量 计 结 构 使 用 维 修 和 检 定 . 京 : 国 石 油 天 然 气 管 道  流 北 中
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3 李强 , 伟. 赵 MATL AB数 据 处 理 与 应 用 . 京 : 防 工 业 出 版  北 国
社 , 0 1 6 ~6   20. 1 9

4 屈 敏 , 江. 人 式 流量 计 仪 表 系 数 K 及 其 影 响 因 素 . 油化 工  冯 插 石
自动 化 ,0 2 () 6  ̄ 6  2 0 ,3 :6 9


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