CN101818817B - 阳极保护耐腐蚀阀门 - Google Patents

Abstract

一种阳极保护耐腐蚀阀门，在阀体内制作有相互联通的第一内腔和第二内腔，阀体上制作有与第一内腔联通的进口a、与第二内腔联通的出口b，阀座设置在第一内腔与第二内腔联通的通道上，阀瓣设置在阀座内，阀体顶部设有上阀盖、底部设有下阀盖，阀杆通过压盖设置在上阀盖内，压盖下方依次设置套在阀杆上的压套、压环和支撑环，阀杆下方设置阀瓣，阀瓣与上阀盖、下阀盖之间设置有衬套，阀瓣的上方轴和下方轴的外表面上分别设置有阴极片，本发明具有设计合理结构简单、耐腐性能好、适用性强、通用性好、使用寿命长等优点，可用于腐蚀液体生产设备和输送管道上的阀门。

Description

阳极保护耐腐蚀阀门

技术领域

本发明涉及一种应用于液体管道中的阀门技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀阀门。

背景技术

阀门作为压力管道的主要核心元件之一，是压力管道的重要组成部分，广泛应用于石化、燃气、冶金、电力等重要工业设施和城市生命线工程，在国民经济建设和人民生产活动中发挥了重要作用。目前采用钝化技术，在阀门腐蚀部位形成耐蚀的表面膜的不锈钢类的阀门大量被使用。但是这些控制阀门仍会产生不同程度的腐蚀，阀门腐蚀后使得阀门不易开启和关闭，特别是钝化膜破坏产生的点蚀和局部腐蚀，影响到密封性能，阀门腐蚀造成物料浪费，增加能源消耗，造成阀门泄漏，污染环境，导致发生伤亡事故，威胁安全生产。以上这些情况都会带来不同程度的经济损失。

目前，在现有专利技术中，常用的耐腐蚀阀门大多有以下三类：

一类是通过改进阀门结构，减少与腐蚀流体的接触。专利号为95117085.6的中国发明专利，公开了一种无渗漏耐腐蚀可控阀门，通过磁力作用控制阀舌移动，从而控制阀门的开启或闭合，不易磨损；专利号为90206833.4的中国实用新型专利，公开了一种耐腐蚀改进阀门，将整体阀杆改为上阀杆和下阀杆两部分，并将处于密封圈以下位置的旋转螺纹改放到上阀杆上，上阀杆处于密封圈以上位置，来提高阀门耐蚀能力。

另一类是采用新的耐蚀材料来提高阀门的耐蚀能力。专利号为01141067.1的中国发明专利，公开了一种新结构陶瓷阀门，其阀座和阀瓣均用陶瓷材料制成，阀座与阀体之间用石墨填料密封，且借助压套固定，通过改变结构和采用耐蚀材料来提高阀门耐蚀能力；专利申请号为200710000292.9的中国发明专利，公开了一种耐高温耐腐蚀高强度石墨-碳复合材料阀门，阀杆和阀芯采用碳碳复合材料制成，阀座采用石墨制成，实现耐蚀。

还有一类是在阀门内部添加衬里或涂层隔绝腐蚀流体，专利号为90201262.2的中国实用新型专利，公开了一种铸石衬里防腐阀门，在阀门里增设铸石衬里实现耐蚀；专利号为97233920.5的中国实用新型专利，公开了一种耐高温、耐冲刷、耐腐蚀阀门，是在阀盖、阀体内腔、关闭件、阀座表面先设置过渡层，在过渡层上面设置陶瓷材料和增韧剂或自熔性合金工作衬层。

上述专利虽然在不同程度上提高了阀门的防腐蚀能力，但每一种都存在局限性，适用性窄、通用性不强，有的阀门防腐效果不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述阀门的缺点，提供一种结构简单、耐腐性能好、适用性强、通用性好、使用寿命长的带阳极保护的耐腐蚀阀门。

解决上述技术问题采用的技术解决方案是：在阀体内制作有相互联通的第一内腔和第二内腔，阀体上制作有与第一内腔联通的进口a、与第二内腔联通的出口b，阀座设置在第一内腔与第二内腔联通的通道上，阀瓣设置在阀座内，阀体顶部设有上阀盖、底部设有下阀盖，阀杆通过压盖设置在上阀盖内，压盖下方依次设置套在阀杆上的压套、压环和支撑环，阀杆下方设置阀瓣，阀瓣与上阀盖、下阀盖之间设置有衬套，阀瓣的上方轴和下方轴的外表面上分别设置有阴极片。

本发明的阴极片有1-4个，阴极片沿阀瓣上方轴和下方轴的外表面均匀布置。

本发明的阴极片为钛阴极片或铂阴极片或不锈钢阴极片或碳钢阴极片或铜阴极片或铅阴极片或石墨阴极片。

由于本发明采用了在阀瓣上方轴和下方轴的外表面均匀设置阴极片，提高了阀瓣的防腐性能，延长了阀门的使用寿命。本发明与现有的阀门相比，具有设计合理结构简单、耐腐性能好、适用性强、通用性好、使用寿命长等优点，可用于腐蚀液体生产设备和输送管道上的阀门。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中阴极片10与阀杆2的联接示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是304不锈钢钝化前后极化曲线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进一步详细地说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2、3中，本实施例的阳极保护耐腐蚀阀门由指示盘1、阀杆2、压盖3、压套4、压环5、支撑环6、上阀盖7、衬套8、阀体9、阴极片10、阀瓣11、阀座12、密封垫13、下阀盖14、丝堵15联接构成。

本实施例中，阀体9内的上部制作有第一内腔、下部制作有第二内腔，第一内腔与第二内腔相联通，阀体(9)上制作有与第一内腔联通的进口a、与第二内腔联通的出口b。阀体9顶部用螺纹紧固联接件固定联接有上阀盖7，阀体9底部用螺纹紧固联接件固定联接有下阀盖14，下阀盖14上通过螺纹连接安装有丝堵15，上阀盖7和下阀盖14与阀体9之间安装有密封垫13。阀杆2顶部通过螺纹联接安装有指示盘1，阀杆2用螺纹紧固联接件和压盖3安装在上阀盖7和下阀盖14的中心孔内，压盖3下方阀杆2上至上而下依次套装有压套4、压环5、支撑环6。阀瓣11与阀杆2连为一体位于阀杆2的下部，阀瓣11与上阀盖7、下阀盖14之间安装有衬套8，阀座12通过螺纹联接安装在第一内腔与第二内腔之间的联通道上，阀瓣11设置在阀座12上且可沿自身轴线移动，从而实现打开或关闭阀门。阀门打开时，进口a、第一内腔通过阀座12与第二内腔及出口b的通路打开；阀门关闭时，进口a、第一内腔与第二内腔及出口b之间通路关闭。

在阀瓣11的上方轴和下方轴的圆周外表面上分别焊接有3片阴极片10，阴极片10也可采用螺钉固定联接在安装在阀瓣11的上方轴和下方轴的圆周外表面上，3片阴极片10沿阀瓣11的外圆周均匀分布，即一片阴极片10的几何中心线与相邻一片阴极片10的几何中心线之间的夹角为120°。阴极片10的大小可根据阀门内部流通介质种类、流量以及被保护的阀门材料进行具体确定，本实施例阴极片10的为石墨阴极片，这种材料作为电极片具有较好的导电性能，阴极片10也可采用铂阴极片、不锈钢阴极片、碳钢阴极片、铜阴极片、铅阴极片中的任意一种，具体选用那一种阴极片，应按照阀门内部流通的介质种类、流量以及被保护的阀门的材料进行具体确定。

为了提高本发明的使用寿命，用化学或电化学的方法将上阀盖7、下阀盖14、阀体内腔、阀瓣11、阀座12表面进行钝化，使上述零部件形成耐蚀的表面膜，阀门在使用中，阴极片10和阀门流道空间内的零件都处于液体中，阴极片10和阀门流道空间内的零件的电位差形成电流，作为维持阀门流道空间内的零件钝化的维钝电流给其以保护。

实施例2

在本实施例中，在阀瓣11的上方轴和下方轴的圆周外表面上分别焊接有1片阴极片10，1片阴极片10制作成环圈分别焊接在阀瓣11的上方轴和下方轴的圆周外表面上。阴极片10的大小和选用那一种材料制作的阴极片，可根据阀门内部流通介质种类、流量以及被保护的阀门材料进行具体确定。其他零部件以及零部件的联接关于实施例1相同。

实施例3

在本实施例中，在阀瓣11的上方轴和下方轴的圆周外表面上分别焊接有4片阴极片10，4片阴极片10沿阀瓣11的外圆周均匀分布，一片阴极片10的几何中心线与相邻一片阴极片10的几何中心线之间的夹角为90°。阴极片10的大小和选用那一种材料制作的阴极片，可根据阀门内部流通介质种类、流量以及被保护的阀门材料进行具体确定。其他零部件以及零部件的联接关于实施例1相同。

本发明的工作原理如下：

如图1所示，阀门处于半开状态，流体介质从入口a进入阀体9的第一内腔中，经过阀瓣11与阀座12的环形空间，进入阀体9的第二内腔并从出口b流出阀门。在这种状态下，流体介质充满整个阀门流道空间。阴极片10放置在阀瓣11的上方轴和下方轴上下两侧，阴极片10的电位高于整个阀门流道空间内的所有零件：即压套4、压环5、支撑环6、上阀盖7、衬套8、阀体9、阀瓣11、阀座12、下阀盖14、丝堵15，使得上述零部件处于阳极保护状态，不受流体介质的腐蚀。而且本发明的整个阀门流道空间内的所有零部件在使用前都经过钝化处理，在阴极片10的高电位作用下，很容易处于阳极保护状态。

通过阳极保护，使得阀门内部的关键部位表面维持和修复钝化表面膜，保护阀门材料不受流体介质的腐蚀，特别是能够减少钝化膜破坏所产生的点蚀和局部腐蚀，增加阀门的抗冲蚀能力，从而延长阀门的使用寿命。

为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1制备的阳极保护耐腐蚀阀门进行了实验室试验，试验情况如下：

实验药品：市售氯化钠和氯化钾(均为分析纯，天津市红岩化学试剂厂生产)；蒸馏水：西安化学试剂厂生产。

实验仪器：Corrtest电化学测试系统，华中科技大学生产；电解池，三电极电化学测试体系，参比电极和辅助电极为饱和甘汞电极、铂电极，由上海罗素科技有限公司生产。

制备试样：304不锈钢试片，依次用400#，800#水砂纸打磨，另一面焊线引出导线，将此面和其余边角用环氧树脂密封，实验前用丙酮擦拭除油，无水乙醇除水后，置于干燥器中待用，其规格为Φ16×3mm，试验面积为2.01cm²；304不锈钢钝化试片：用化学钝化的方法将上述经过处理的304不锈钢试片进行钝化，实验前用丙酮擦拭除油，无水乙醇除水后，置于干燥器中待用。

试验方法：将304不锈钢试片、辅助电极插入电解池内，参比电极放入套式盐桥内。盐桥的连通过程如下：先通过洗耳球从乳胶管口将待测溶液吸入到盐桥的外套管中并充满之；取3mL饱和KCl溶液注入到盐桥的内套管中；将参比电极先插入有乳胶管口中，然后一起塞入盐桥的内套管并使之紧密；通过负压使内孔溶液不致通过多孔砂芯泄露。

304不锈钢试片点蚀电位采用动电位扫描极化曲线测量试验方法，测试温度为40℃，采用质量分数为3.5％的NaCl水溶液。实验前接通电源使仪器预热20分钟，并将三电极体系与腐蚀测试系统连接好。把经过打磨试样的试验面全浸入质量分数为3.5％的NaCl水溶液液面下0.5-1cm，置于水浴锅中保持温度40℃。放置10分钟后，待试样达到稳定的自腐蚀电位后开始进行动电位扫描。打开恒电位仪设置中的模拟低通滤波和数字滤波，延迟时间设定为20秒。初始电位为-100mV，终止电位为800mV(均相对开路电位)，扫描的速度均为60mV/min。

采用动电位扫描极化曲线测量试验方法测试304不锈钢钝化试片的点蚀电位与304不锈钢试片相同。

实验结果：

参考标准GB/T17899-1999《不锈钢点蚀电位测量方法》测得不锈钢钝化前后的点蚀电位，如图4所示。

(1)从列出的钝化前后304不锈钢试片的极化曲线，304不锈钢试片钝化前的点蚀电位为-6mV，钝化后的点蚀电位高达271mV，304不锈钢试片钝化后的点蚀电位远远高于钝化前的点蚀电位。

(2)304不锈钢试片钝化后的钝化区范围＞钝化前的钝化区范围，钝化膜起到了很好的保护作用。

(3)304不锈钢试片钝化前的维钝电流密度为7.45×10^-7A/cm²，钝化后的维钝电流密度为1.28×10^-7A/cm²，304不锈钢试片钝化后的维钝电流密度远远＜钝化前的维钝电流密度。

(4)304不锈钢试片经钝化后，点蚀电位正移，为304不锈钢试片提供更大的电位差，增加了304不锈钢试片的阳极保护效果。

Claims (2)

1.一种阳极保护耐腐蚀阀门，在阀体(9)内制作有相互联通的第一内腔和第二内腔，阀体(9)上制作有与第一内腔联通的进口(a)、与第二内腔联通的出口(b)，阀座(12)通过螺纹联接安装在第一内腔与第二内腔联通的通道上，阀瓣(11)设置在阀座(12)上且可沿自身轴线移动，阀体(9)顶部设有上阀盖(7)、底部设有下阀盖(14)，阀杆(2)通过压盖(3)设置在上阀盖(7)内，压盖(3)下方依次设置套在阀杆(2)上的压套(4)、压环(5)和支撑环(6)，所述的阀瓣(11)与所述的阀杆(2)连为一体且位于阀杆(2)的下部，阀瓣(11)与上阀盖(7)、下阀盖(14)之间设置有衬套(8)，用化学或电化学的方法将上阀盖(7)、下阀盖(14)、阀体内腔、阀瓣(11)、阀座(12)表面进行钝化，使上述零部件形成耐蚀的表面膜，其特征在于：所说的阀瓣(11)的上方轴和下方轴的外表面上分别设置有1-4个阴极片(10)，阴极片(10)沿阀瓣(11)上方轴和下方轴的外表面均匀布置。

2.按照权利要求1所述的阳极保护耐腐蚀阀门，其特征在于：所说的阴极片(10)为钛阴极片或铂阴极片或不锈钢阴极片或碳钢阴极片或铜阴极片或铅阴极片或石墨阴极片。

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