閥門行業高新技術發展趨勢及投資方向
隨著科學技術的不斷發展,國內閥門產品市場,也在向高技術含量、高參數、耐強腐蝕、高壽命方向發展。根據對國內外閥門技術的分析和國內外閥門市場需求的分析,得出近年來各行業用閥及閥門行業高新技術發展趨勢及投資方向,分以下十個方面。
一、石油、天然氣井口裝置用閥
石油、天然氣井口裝置用閥主要為符合美國 API 6A 標準的單閘板或雙閘板、有導流孔或無導流孔的鍛鋼平行式閘閥、泥漿閥、角式節流閥( CHOKE 閥)、先導式安全閥和止回閥。這些閥門的公稱壓力級為 API 2 000psi 、 3 000psi 、 5 000psi 、 10 000psi 、 15 000psi 、 20 000psi ;公稱通徑為 DN46 ~ 228mm ( 113/16 ~ 9in );溫度等級為 K ( -60 ~ 182 ℃)、 L ( -42 ~ 182 ℃)、 P ( -29 ~ 182 ℃)、 R (室溫)、 S ( -18 ~ 166 ℃)、 T ( -18 ~ 182 ℃)、 U ( -18 ~ 121 ℃)、 V ( 2 ~ 121 ℃);材料要求為AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH;材料性能要求按 36 K、 45 K、 60 K、 75 K;產品技術要求按 PSL1 (產品規范等級 1 )、 PSL 2(產品規范等級2)、 PSL 3(產品規范等級3)、 PSL 4(產品規范等級4)。
二、石油、天然氣長輸管線用閥
石油、天然氣長輸管線用閥主要為符合美國 API 6D 標準的單閘板或雙閘板、有導流孔或無導流孔的鍛鋼平行式閘閥;鍛鋼或鑄鋼三體式、上裝式或全焊接式固定球球閥;油密封或壓力平衡式旋塞閥;旋啟式或蝶式止回閥、通球止回閥;清管閥等。這些閥門的公稱壓力級為 CL150 ( PN2.0MPa )、 CL300 ( PN5.0 MPa )、 CL400 ( PN6.4MPa )、 CL600 ( PN10.0MPa )、 CL900 ( PN15.0MPa )、 CL1 500 ( PN25.0MPa )、 CL2 500 ( PN42.0MPa );公稱通徑為 DN50~1 500mm ( 2~60in );耐火試驗技術要求按 ISO10497 ;閥門的壓力試驗按 ISO5208 。
三、核電用閥
核電用閥門比常規的大型火力發電站用閥門其技術特點和要求要高。閥類一般有閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等;具有代表性閥門的最高技術參數為:最大口徑 DN1 200 mm (核 3 級的蝶閥)、 DN800 mm (核 2 級的主蒸汽隔離閥)、 DN350 mm (核 1 級的主回路閘閥);最高壓力:約 1 500 磅級;最高溫度:約 350 ℃;介質:冷卻劑(硼化水)等。生產核級閥門產品規定要求:通常按核行業標準 EJ 、美國 ASME 、 IEEE 標準及法國壓水堆核島機械設備設計和建造規則 RCC-M 等。
核電用閥發展的具體類型、參數如下:
1.無填料函的閘閥
( 1 )液壓驅動閘閥 該閥借助自身壓力水推動活塞開啟或關閉,該閥公稱通徑: DN350 、 400 mm ;工作壓力: PN17.5MPa ;工作溫度: 315 ℃。
( 2 )全封閉型電動閘閥 該閥應采用特制的屏閉式電動機,通過浸水工作的內行星減速機構使閘板作啟閉運動。該閥公稱通徑: DN100~800 mm ;工作壓力: PN2.5~45.0MPa ;工作溫度: 200~500 ℃。
上述兩種無填料函閘閥優點:沒有填料密封,避免了外漏點,同時,減少能耗。缺點:結構復雜、造價較高。
2.截止閥
用于輔助管路上的截止閥。該閥通常為三種結構,即填料式截止閥、波紋管式截止閥和金屬膜片式截止閥。該閥介質為中等參數(中溫、中壓)的水和蒸汽;公稱通徑: DN10~150 mm 。
3.蝶閥
用于冷卻系統和安全殼內輸送空氣介質的系統中的蝶閥。該閥通常為三種結構,即同軸直連式襯膠蝶閥、偏心式金屬密封蝶閥和雙動式(蝶板在回轉前先脫開密封面再回轉)金屬密封蝶閥。該閥公稱通徑: DN ≤ 2 500 mm ;工作壓力: PN < 4.0MPa ;工作溫度: 100~150 ℃。此外,用于風道系統中的快速關閉蝶閥,其公稱通徑: DN400~1 200 mm 也列為發展的方向。
4.帶探測器的先導式安全閥
用于核島系統中的帶探測器的先導式安全閥。采用帶探測器的先導式安全閥,可以根據壓力與彈簧力平衡的敏感關系,來改變位置控制釋放和加充介質的兩個觸點的原理,從結構上避免卡阻問題。該閥采用正作用式帶彈簧預緊和波紋管密封的閥瓣結構,可以保證可靠的密封。該閥公稱通徑: DN600 mm ;工作壓力: PN1.265MPa 。
5.止回閥型隔離閥
用于蒸汽系統的止回閥型隔離閥,其結構形狀類似于升降式止回閥。該閥公稱通徑: DN64~800mm ( 2 1/2 ~ 30in );工作壓力: PN1.0 ~ 42.0MPa ( Class600 ~ 2 500 );工作溫度: -29 ~ 1 050 ℃。
6.主蒸汽隔離閥
核島和常規島用主蒸汽隔離閥、主給水閥門,其公稱通徑: DN800 mm ;公稱壓力: 40.0MPa ;溫度 700 ℃;
此外,滿足地震要求的安全閥也是急需開發的核電閥門。
四、海洋石油用閥
海上采油平臺的采油、防噴、注水、注氣、水下設備等系統需要開發一些耐海水、鹽霧侵蝕要求的特種閥門。這些閥門要求有較強的抗腐蝕性、抗風暴等異常外力的能力,并且要求密封可靠、操作靈活、維修方便。
海洋石油用閥發展的具體類型、參數如下:
1.鍛鋼單閘板或雙閘板帶導流孔或不帶導流孔平板閘閥
該閥的結構可參照美國卡麥隆 F 型閘閥、“ AF ”型海底閥門(用于海下 1 000m )、“ DF ”型海底閥門(用于海下 3 000m )、 MCEVOY 公司 C 型、 E 型閘閥。這類閥門的公稱通徑: DN 46 ~ 162mm ( 1 13/16 ~ 63/8in );公稱壓力級為 API 2 000psi 、 3 000psi 、 5 000psi 、 10 000psi 、 15 000psi 、 20 000psi ;工作溫度: -59 ~ 343 ℃;技術要求按 API 6A 的規定。
2.雙瓣蝶式止回閥
該閥技術參數:公稱通徑: DN53~280mm ( 2 1/16 ~11in );公稱壓力級為 API 2 000psi 、 3 000psi 、 5 000psi 、 10 000psi 、 15 000psi 、 20 000psi ;溫度等級為 K ( -60~182 ℃)、 L ( -42~182 ℃)、 P ( -29~182 ℃)、 R (室溫)、 S ( -18~166 ℃)、 T ( -18~182 ℃)、 U ( -18~121 ℃)、 V ( 2~121 ℃);材料要求為AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH;材料性能要求按 36 K、 45 K、 60 K、 75 K;產品技術要求按 PSL1 (產品規范等級 1 )、 PSL 2(產品規范等級2)、 PSL 3(產品規范等級3)、 PSL 4(產品規范等級4)。
3.帶壓平衡閥桿的角式節流閥
該閥的設計、制造按 API 6A 標準;其公稱壓力級為 API3 000psi 、 5 000psi 、 10 000psi ;公稱通徑: DN50mm 、 DN80mm 、 DN100mm 、 DN150mm ( 2in 、 3in 、 4in 、 6in );使用溫度: -29~121 ℃。(該閥的節流頭可設計為針型節流頭或套筒節流頭)。
五、冶金系統用閥
冶金系統用閥,由于介質常為粉狀和懸浮固體顆粒狀,加之溫度較高,故對閥門的耐磨、耐溫及耐蝕等要求較高。
冶金系統用閥發展的具體類型、參數如下:
1.圓頂閥
用于火力發電廠氣力除灰、進料、放料系統的圓頂閥。該閥由閥體、主動軸、從動軸、球體等組成,其公稱通徑: DN50~300mm ;工作壓力: PN1.0~0.6MPa ;最高使用溫度: 1 050 ℃。設計該閥時,其密封面應考慮采用噴涂鈷基碳化鎢合金材料,使其更加堅硬,增強耐磨性能。
2.排灰平板閘閥
用于煉鋼廠煉鐵除灰系統的“排灰平板閘閥”。該除灰系統的介質——“灰粉”,不僅形狀是顆粒的(有時是分散形狀,有時是混合形狀),而且具有一定的黏性,還夾有一氧化碳( CO )。由于介質灰粉中的顆粒,閥座往往有不同程度的損傷、擦傷、磨損,故,要求其“排灰平板閘閥”的主件,例如閘板、閥座等零部件均應具有較強的耐磨性。煉鐵除灰系統工況的使用壓力在 0.25MPa 左右的低壓范圍內;溫度在≤ 250 ℃的范圍內(一般情況下為常溫,有時瞬間溫度可達 250 ℃);公稱管徑僅從 DN50~400mm ( DN300mm 的管徑最常見)。
該閥其結構如采用帶導流孔,并且“加大密封面”的密封設計,不僅能提高其耐磨性;滿足其密封性能;而且能避免灰粉進入閥體底腔。在設計中,可充分利用現行帶導流孔平板閘閥產品,將閥座改為“加大密封面”的密封狀態。對耐磨性而言,其金屬對金屬硬密封壽命雖最長,但金屬對金屬“加大密封面”的硬密封,一則標準上允許漏,(如設計為零泄漏成本將十分高昂且加工難度大);二則密封不如非金屬材料。其密封不如非金屬材料,是因為金屬表面磨蝕時會產生一層氧化物,盡管這層氧化物覆蓋在受到腐蝕作用的部位上,能減慢金屬的進一步腐蝕,但如果發生滑動的話,該層氧化物就會被清除,使裸露出來的金屬表面受到進一步的腐蝕,從而加快磨損,削弱其密封性能。而采用非金屬材料 , 不僅能節約成本,降低加工難度,而且能保證其密封性能。
由于鋼廠煉鐵除灰系統的工況溫度一般為常溫,有時瞬間最高溫度也只有 250 ℃。故采用非金屬材料 ( 建議采用對位聚苯 ) 作密封面,既可以滿足其工況溫度、耐磨,又可以滿足其密封性能。非金屬材料——對位聚苯,適用溫度為≤ 300 ℃ , 且比硬質的 PTFE 更硬,能滿足煉鐵廠除灰系統的工況,不失為較理想的密封面材料。閥座材料建議采用 1Cr13 。
3.耐強酸腐蝕的不銹鋼閥
冶金系統用耐強酸腐蝕的不銹鋼閥。該閥其公稱通徑: DN50~2 400 mm ;公稱壓力: 0.05~1.6MPa ;最高使用溫度: 1 050 ℃。
六、氧化鋁工業用閥
氧化鋁工業在生產過程中,介質多為堿性泥漿和顆粒狀物質,結疤現象極為嚴重,且介質對閥門體腔及內件的沖蝕現象也很嚴重。因此,氧化鋁工業用閥要求其抗結疤耐結疤;抗沖蝕耐沖蝕。
集氧化鋁生產系統中普通結構的閘閥、截止閥、球閥等眾多之長于一身的料漿閥(直通式截止閥),不僅抗結疤耐結疤,而且抗沖蝕耐沖蝕,是氧化鋁生產用閥的理想產品。該閥的整體結構采用 Y 型結構,即閥桿中心線于介質流動方向成 45 °夾角,連接形式為法蘭連接;支架為光桿;密封面堆焊硬質合金;閥體采用兩開式、中間夾閥座的形式,為防止介質對體腔內的沖蝕,在體腔內受沖刷較嚴重的部位鑲嵌耐磨的硬質合金鋼圈。該閥的公稱壓力級為 CL150 ( PN2.0MPa )、 CL300 ( PN5.0 MPa )、 CL400 ( PN6.4MPa );公稱通徑: DN50~350 mm ;工作溫度:≤ 450 ℃。
七、大型化工成套裝置用閥
大型化工成套裝置主要是乙烯、合成氨、空分等裝置。
1.乙烯裝置用閥
乙烯生產常用的原料是常壓輕柴油和減壓重柴油,并且乙烯裝置的工況條件極其惡劣,高溫( 900 ℃)、高壓( 10.0 MPa )、超低溫( -196 ℃)、大流量等工況都在乙烯中體現。
乙烯裝置用閥發展的具體類型、參數如下:
( 1 )高溫裂解平板閘閥 該閥為自密封式和撐開式兩種。其公稱通徑: DN15~1 200 mm ;公稱壓力: 0.05~1.6MPa ;最高使用溫度: 800 ℃。
( 2 )低溫閥 該閥的結構形式可以是閘閥、截止閥的結構形式,也可以是止回閥的結構形式。其公稱通徑: DN50~700 mm ;公稱壓力: 1.6~6.4MPa ;最低使用溫度: -196 ℃。
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