Выбор материалов для дисковых затворов в различных средах

март 06, 2025
0комментарии

В промышленных трубопроводных системах дисковые затворы играют ключевую роль благодаря своей легкой конструкции и высокой эффективности управления потоком. Однако выбор правильного материала для дискового затвора – это основа его долговечности, эффективности и безопасности. Данное руководство по выбору материалов для дисковых затворов поможет вам разобраться, как грамотно подбирать материалы в зависимости от характеристик рабочей среды, чтобы обеспечить надежность и долгий срок службы оборудования.

Выбор материала корпуса дискового затвора

Дисковый затвор из высокопрочного чугуна
Дисковые затворы из высокопрочного чугуна (ductile iron) широко применяются в системах водоснабжения и очистки сточных вод. Они контактируют с хлорид-ионами, микроорганизмами, а также со слабо-кислотными и щелочными средами. Обычный серый чугун (CI) стоит дешевле, но он подвержен коррозии, ржавчине и со временем может начать протекать.

По сравнению с серым чугуном, высокопрочный чугун (DI) обладает большей прочностью и гибкостью благодаря своей сфероидальной структуре графита, что делает его популярным выбором для водных систем, трубопроводов и запорной арматуры. Однако ни серый, ни высокопрочный чугун не выдерживают воздействия соленой воды или среды с высокой концентрацией хлоридов – оба материала быстро разрушаются в таких условиях.

Для систем опреснения морской воды или эксплуатации в условиях высокой солености лучше подойдут молибденосодержащие нержавеющие стали, такие как 316 и 316L. Добавление молибдена значительно повышает стойкость к точечной (питтинговой) коррозии, вызванной хлоридами.

Сталь 316L отличается низким содержанием углерода, что делает ее идеальной для сварки и работы при высоких температурах. Однако для длительной эксплуатации в агрессивных хлоридных средах лучше выбирать более устойчивые материалы, такие как дуплексные нержавеющие стали или даже титановые сплавы, которые обеспечивают максимальную защиту и долговечность оборудования.

Дисковые затворы из нержавеющей стали
Как универсальное решение среди всех типов дисковых затворов, нержавеющая сталь известна своей высокой устойчивостью к коррозии, что делает её подходящей для различных условий эксплуатации. Будь то транспортировка очищенной воды в пищевой промышленности, опреснение морской воды с высокой солёностью или агрессивные химические среды — различные марки нержавеющей стали предлагают уникальные преимущества в зависимости от условий эксплуатации.

Применение	Рекомендуемый материал	Основные характеристики
Водоснабжение, очистка сточных вод	304 Нержавеющая сталь	Доступная стоимость, устойчива к слабой коррозии
Морская вода, системы охлаждения (среды с высоким содержанием хлоридов)	316 Нержавеющая сталь	Содержит молибден, устойчива к питтинговой коррозии
Высокотемпературные химические среды, слабые кислоты и щёлочи	316L Нержавеющая сталь	Низкоуглеродная версия, устойчива к высоким температурам и коррозии
Нефтегазовая отрасль, сероводород, среды с высокой концентрацией кислот	2205/2507 Дуплексная нержавеющая сталь	Высокая прочность, отличная стойкость к коррозии
Концентрированная серная и азотная кислоты	C276 Хастеллой	Максимальная устойчивость к коррозии, идеально для химических заводов
Опреснение морской воды, среды с высоким содержанием хлоридов	Титановый сплав (Ti-6Al-4V)	Лёгкий, обладает исключительной коррозионной стойкостью

Дисковые затворы из литой стали
В промышленных трубопроводах и системах циркуляции охлаждающей воды дисковые затворы работают в условиях высоких температур, высокого давления и контакта с слабоагрессивными средами. Литая сталь (WCB), используемая в производстве таких затворов, представляет собой углеродистую сталь, обладающую высокой механической прочностью и устойчивостью к давлению до PN40. Это делает её отличным выбором для работы с пресной водой при нормальной температуре, нефтью и паром.

Однако коррозионная стойкость у литой стали ограничена. В средах с высокой кислотностью или повышенным содержанием хлоридов стальные клапаны подвержены ржавчине. Для увеличения срока службы их покрывают антикоррозийными слоями или оснащают уплотнительными элементами из нержавеющей стали, что улучшает их устойчивость к коррозии.

Дисковые затворы из алюминиевого сплава
Для транспортировки жидкостей и воздуха в условиях низкого давления дисковые затворы из алюминиевого сплава (ADC12) являются отличным решением. Они обладают малым весом, высокой теплопроводностью и стойкостью к окислению, что делает их особенно востребованными в лёгкой промышленности, где важна минимизация массы оборудования.

Однако прочностные характеристики алюминиевых сплавов ограничены. При использовании в трубопроводах диаметром более DN300 корпус клапана из ADC12 требует установки ребер жёсткости, чтобы предотвратить пластическую деформацию при давлении выше 10 кг/см².

Пластиковые дисковые затворы
Для работы с агрессивными химическими средами, включая кислоты, щёлочи, морскую воду и сточные воды, пластиковые дисковые затворы являются оптимальным выбором благодаря их высокой химической стойкости. Изготавливаемые из UPVC, CPVC, PP или PVDF, они обладают длительной стабильностью, эффективно противостоят воздействию хлорид-ионов, серной кислоты и гидроксида натрия, а также обеспечивают отличную электрическую изоляцию.

UPVC (непластифицированный поливинилхлорид):

Устойчив к слабым кислотам и щелочам
Обладает высокой ударной прочностью и низким гидравлическим сопротивлением
Лёгкий, с хорошими герметизирующими свойствами
Применяется в системах водоочистки

PP (полипропилен):

Highly resistant to strong acids such as hydrochloric and sulfuric acid
Ideal for chemical transportation and wastewater treatment

CPVC (хлорированный поливинилхлорид):

Выдерживает более высокие температуры по сравнению с UPVC
Устойчив к кислотам, щелочам, солям и окислителям
Подходит для более агрессивных химических сред

Однако пластиковые дисковые затворы обладают ограниченной стойкостью к давлению и обычно рассчитаны на нагрузку до 6 кг/см². При давлении свыше 10 кг/см² рекомендуется использовать альтернативные материалы, такие как алюминиевые сплавы или металлы, для повышения прочности и долговечности.

Выбор материала седла дискового затвора

Производительность дискового затвора зависит не только от материала корпуса, но и в значительной степени от материала уплотнительного седла. В различных рабочих средах такие материалы, как EPDM, NBR, PTFE и VITON, служат высокоточным «мягким броневым покрытием», обеспечивая надежное уплотнение и долгосрочную стабильность.

EPDM (Этилен-пропилен-диеновый каучук)
Стандартный выбор для систем муниципального водоснабжения, седла из EPDM обладают превосходной водостойкостью и устойчивостью к старению, обеспечивая срок службы до 15 лет. Однако EPDM имеет ограниченную химическую совместимость и склонно к набуханию при контакте с минеральными маслами или углеводородами.

NBR (Бутадиен-нитрильный каучук)
Широко используемый в гидравлических масляных трубопроводах, NBR обладает превосходной стойкостью к маслам, уступая только тиоколу (полиcульфиду) и фторкаучуку (VITON). Он также отличается хорошей износостойкостью и газонепроницаемостью, что делает его подходящим для маслосодержащих сред при температуре 0–80°C. Однако NBR имеет температурное ограничение в 120°C и низкую устойчивость к озону. Для условий выше 100°C инженеры рекомендуют использовать VITON.

VITON (Фторэластомер FKM)
VITON известен своей исключительной химической стабильностью и устойчивостью к высоким температурам. Однако его низкая эластичность при низких температурах (<-20°C) ограничивает применение в холодных климатических условиях.

PTFE (Политетрафторэтилен, фторопласт)
PTFE – это превосходный коррозионно-стойкий материал, способный выдерживать 98% концентрированную серную кислоту и 68% азотную кислоту. Он идеально подходит для работы с агрессивными средами при температурах до 200°C. Однако PTFE подвержен явлению "холодного течения" (ползучести) — при длительном воздействии нагрузки он может постепенно пластически деформироваться, что необходимо учитывать при эксплуатации в долгосрочных процессах.