在反滲透(RO)或多效蒸餾(MED)海水淡化廠里,閥門雖小,卻常是整套系統最先“受傷”的部件。海水中氯離子濃度高達19 000 mg/L以上,加上40 ℃左右的運行溫度,極易引發點蝕——一種像針尖一樣的局部穿孔。一旦閥芯出現點蝕,泄漏的高壓海水會像水刀一樣切割相鄰的密封圈,導致整條產線停機。因此,選閥門的第一要務不是“便宜”,而是“抗點蝕”。
一、先把“環境”說清楚
介質:3.5 %NaCl+微量溶解氧+偶爾投加的次氯酸鈉殺菌劑。
溫度:RO高壓段25~45 ℃;MED蒸發器側可至65 ℃。
流速:高壓泵出口瞬時可達6 m/s,流速越高,點蝕風險越大。
二、點蝕的“罪魁禍首”
氯離子會破壞不銹鋼表面鈍化膜,形成微米級的腐蝕坑。坑內缺氧、酸化,腐蝕加速,而坑外仍是光亮金屬,肉眼不易察覺,等到泄漏為時已晚。
三、閥門材質的“成績表”
316L不銹鋼
PREN(耐點蝕當量)= Cr% + 3.3×Mo% + 16×N% ≈ 24~26
在常溫低氯環境中表現尚可,但在45 ℃以上、Cl?>1 000 ppm時,PREN需≥32才安全。結論:316L只能用在低壓、低溫的產水側,高壓側不推薦。
904L超級奧氏體
PREN≈34~36,含4.5 %Mo和1.5 %Cu,耐點蝕能力比316L高一個量級。價格約316L的2.5倍,適合中等工況,但對流速>5 m/s的調節閥仍有風險。
雙相鋼2205/2507
2205 PREN≈35;2507 PREN≈42。雙相組織讓它的屈服強度是316L的兩倍,可以做得更薄、更輕。2507在70 ℃、6 m/s海水中的臨界點蝕溫度(CPT)達55 ℃,是高壓側球閥、蝶閥的首選。
超級雙相鋼32760
PREN≥40,含0.7 %W,耐縫隙腐蝕同樣出色。對焊連接的大口徑閘閥、截止閥常用此材質,但機加工難度高,需找有經驗廠家。
鈦合金 Gr.2/Gr.5
鈦在海水中幾乎不腐蝕,CPT>100 ℃,唯一的“天敵”是干氯氣和高于230 ℃的蒸汽。缺點是價格高、焊接需充氬保護。通常只在高壓泵出口或能量回收裝置(PX)的極端位置使用小口徑鈦球閥。
高性能非金屬
玻璃纖維增強環氧(GRE)閥體+PTFE閥座,可完全避開電化學腐蝕,適用于低壓、大口徑蝶閥。但耐壓≤16 bar,且紫外線會使環氧老化,只能室內安裝。
四、選型流程一句話總結
“先算PREN,再看溫度,最后比成本”。
步驟:
① 計算工況PREN需求 = 32 + (T-25)×0.3 + 流速系數;
② 若PREN需求<34,可選904L;34~40,選2205/2507;>40,直接上鈦或32760;
③ 如果口徑>DN300且壓力<16 bar,可考慮GRE+金屬閥板混合方案,以降低成本。
五、現場驗證的小技巧
光譜儀抽檢:到貨后隨機抽3 %閥體做PMI(Positive Material Identification),防止廠家“以316貼2507”。
點蝕加速試驗:按ASTM G48 Method A,在6 %FeCl?溶液中50 ℃浸泡72 h,失重<1 mg/cm2為合格。
安裝前鈍化處理:用20 %HNO?+2 %HF酸洗30 min,再用水沖洗,可去除加工毛刺,提高耐點蝕壽命30 %以上。
結語
海水淡化項目選閥門,就像給高速列車選剎車片——“夠用”永遠只是及格線,真正決定生命周期的是“留足余量”。牢記PREN≥工況需求+10 %,并嚴格執行材質驗證,才能讓閥門在30年的鹽霧中穩如磐石。
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