Van bi bằng Titan hoặc Thép không gỉ cho nhiệm vụ hàng hải

Van bi hợp kim Titan hoặc Thép không gỉ cho ứng dụng hàng hải

Một van bi trong nước biển hiếm khi bị hỏng vì sự ăn mòn thân van là đồng đều. Nó bị hỏng ở khe hở: dưới gioăng thân, phía sau vòng đệm, ở khe hở giữa bi và trục, hoặc ở ren của bu lông nắp. Đó là nơi van thép không gỉ bị hỏng và là nơi titan thể hiện giá trị của nó, và đó là lý do tại sao việc so sánh phải dựa trên hành vi ở khe hở và nhiệt độ đệm thay vì tuyên bố chung về khả năng chống ăn mòn.

Dữ liệu van

So sánh ăn mòn

Khả năng chống ăn mòn rỗ, PRENKhông áp dụng, không bị ăn mòn rỗKhoảng 25Nhiệt độ ăn mòn rỗ tới hạn trong cloruaTrên 100 độ, không bị ăn mòn rỗKhoảng 20 đến 25 độNgưỡng ăn mòn khe hởKhoảng 70 đến 80 độ, clorua trung tínhDưới 20 độ trong nước biển tù đọngĐộ bền chảy275 MPa170 MPaMật độ4.51 g/cm38.00 g/cm3Hệ số giãn nở nhiệt8.6 micromet trên m K16 micromet trên m KHành vi trong nước biển chảyMàng thụ động, không bị ăn mònTấn công ăn mòn rỗ và khe hở

PREN được trích dẫn cho thép không gỉ chứ không phải cho titan, vì titan không bị ăn mòn rỗ: nó dựa vào màng oxit dày mười nanomet tự phục hồi ngay lập tức khi bị trầy xước, và màng đó ổn định trong clorua ở bất kỳ nhiệt độ nào mà van sẽ gặp phải. Con số thực tế là ngưỡng ăn mòn khe hở, khoảng 70 đến 80 độ C trong clorua trung tính, trên đó titan có thể bị ăn mòn khe hở trong đường gioăng kín và Gr7 với một lượng nhỏ palladium bổ sung là thân van an toàn hơn. Thép không gỉ 316L vượt qua ngưỡng của nó ở nhiệt độ nước biển môi trường trong khe hở tù đọng, đó chính xác là điều kiện bên trong một van đóng.

Khi nào Thép không gỉ vẫn hợp lý

Thép không gỉ không phải là câu trả lời sai ở mọi nơi. Trong hệ thống nước biển được kiểm soát nhiệt độ, chảy liên tục, lọc, van 316L cho dịch vụ vài năm và chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với titan. Duplex 2205 mở rộng phạm vi an toàn và thường là sự thỏa hiệp cho các van lớn hơn, nơi thân titan sẽ gặp vấn đề về đúc. Quyết định dựa trên ba câu hỏi: đường ống có đứng yên trong thời gian dài không, nước có được xử lý bằng clo không, và van có bao giờ đóng trên đường ống ấm không. Hai câu trả lời 'có' đặt titan lên trước về chi phí vòng đời; ba câu trả lời 'không' giữ cho thép không gỉ cạnh tranh.

Đệm và Giới hạn Nhiệt độ

Thân van titan không tạo nên van titan. Đệm thường là PTFE ở khoảng 200 độ C, RPTFE cao hơn một chút, PEEK ở khoảng 250 và PCTFE thấp hơn nhưng có khả năng chống thẩm thấu tốt hơn, trong khi thân van có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Trong hệ thống hàng hải, đệm cũng là nơi các mảnh cát và vỏ sò mắc kẹt và làm xước bi, vì vậy van lưu thông đầy đủ với đệm kim loại được chọn cho bùn hoặc cho hơi và đệm mềm để đóng kín trên nước sạch. Gioăng trục là điểm yếu thứ hai: gioăng than chì chịu nhiệt, gioăng đàn hồi chịu sai lệch, và cả hai đều không chịu được hành trình khô ở tốc độ cao.

Ghép nối điện hóa và Bu lông

Titan có tính âm cực so với thép, nhôm và hầu hết các loại thép không gỉ, vì vậy phần thép của mối nối hỗn hợp là phần bị ăn mòn. Van titan được bắt bu lông vào mặt bích thép bằng bu lông thép sẽ cho thấy sự ăn mòn ở bu lông trước khi thân van bị ảnh hưởng, và trục thép không gỉ trong thân titan chỉ an toàn khi cả hai vẫn bị ướt và liên tục về điện. Các giải pháp thông thường là gioăng và vòng đệm cách ly, bu lông phủ hoặc duplex, và trục cùng loại với thân van bất cứ khi nào dịch vụ cho phép. Các mối nối ren trong titan cũng bị kẹt, vì vậy chất bôi trơn được phê duyệt cho môi chất được sử dụng khi lắp ráp.

Chi phí trong suốt vòng đời của đường ống

Một van bi titan Class 150 có giá gấp vài lần van 316L cùng kích cỡ, và với đơn hàng đầu tiên, sự khác biệt đó rất khó biện minh. Sự so sánh thay đổi khi van nằm trong đường ống ballast, mạch tẩy rửa, hệ thống làm mát ngoài khơi hoặc dây chuyền khử muối, nơi van thép không gỉ có thể cần thay thế sau mỗi hai đến bốn năm và mỗi lần thay thế có nghĩa là ngừng hoạt động, xả đường ống và bộ gioăng mới. Trong mười năm, van titan thường là mặt hàng rẻ hơn, và trên tàu, thời gian ngừng hoạt động là phần lớn chi phí.

Chỉ định van bi hàng hải

Nêu rõ loại thân và bi, lớp áp suất và mặt bích, lưu thông, vật liệu đệm, trục và cơ cấu chấp hành, và tên nước: có clo hay không, nhiệt độ, lưu lượng và liệu van có đứng đóng trong thời gian dài không. Đối với van titan, thêm áp suất thử, chứng chỉ và nhãn mác, và cho biết thân van sẽ được ngâm axit hay đánh bóng, vì lỗ khoan được đánh bóng dễ làm sạch hơn và cho thấy đường rò sớm hơn. Khi dịch vụ ấm và tù đọng, chỉ định Gr7 thay vì Gr2 và ghi rõ trên bản vẽ.

Hình ảnh sản phẩm