耐盐酸防腐阀箱结构研究与应用

王连丹

摘 要：隔膜泵在氧化铝生产工艺中应用广泛，进出料阀箱是隔膜泵中关键零部件之一。酸法制氧化铝工艺中，含有约31%的盐酸，强酸的腐蚀性对浆体输送设备提出了较高要求。在阀箱的设计过程中，应充分考虑阀箱壳体和内部过流件所受到浆体的腐蚀和磨蚀性等因素，并对其结构进行优化，将橡胶的内衬防腐技术应用到结构中。利用四氟材料的成型技术和可加工、耐腐蚀性等优点，应用到阀内部件设计中，并根据具体结构进行优化，提高过流件使用寿命。

关键词：隔膜泵；防腐；阀箱；内衬

中图分类号：TH323 文献标志码：A

0 前言

随着“一步酸溶法”粉煤灰提取氧化铝工艺的发展，防腐隔膜泵作为酸性浆体输送设备，其运行稳定、输出压力高、防腐耐磨等特点，在酸法制氧化铝领域必将得到日益广泛的应用。防腐隔膜泵过流部分主要由进出料阀箱、隔膜室、进出料管道等关键部件所组成。由于直接使用酸溶的方法提取氧化铝，浆体含有约31%的盐酸，强酸介质的腐蚀性对直接与浆体接触的设备提出了较高的要求。进出料阀箱由于受到内部压力和冲击以及含盐酸的酸性料浆的腐蚀等多重作用，对阀箱过流部件的材料和结构提出更高的要求。因此，在采用金属阀箱壳体满足承压强度的同时，需要解决酸性浆体的腐蚀和磨损；同时需要解决阀球、阀座等过流部件的腐蚀、冲击等特性。本文在传统球阀阀箱基础上，加入橡胶防腐内衬技术，并采用陶瓷球替换金属球，同时应用四氟材料添加陶瓷粉等耐磨成分，设计阀座及导架等过流件，以确保其能够满足设计要求，提高阀箱易损件使用寿命和连续运转率研制的新型防腐阀箱产品，对防腐隔膜泵设计与研发具有一定的理论指导意义。本文在传统球阀阀箱基础上，结合橡胶、四氟、陶瓷防腐技术，研究新型防腐阀箱结构，对防腐隔膜泵设计与研发具有一定的理论指导意义。

1 进出料阀箱防腐结构设计与优化

酸法制氧化铝工艺中浆体含盐酸，盐酸的腐蚀性极强，对材料要求极为严格。由于耐盐酸腐蚀的金属性价比低，如钛合金等相对于常规材料生产制造成本高出十几倍到几十倍，不适合在大型产品中应用，而单纯的非金属材料强度无法满足承压等工艺要求。综合上述原因优先考虑金属壳体内衬防腐材料的结构进行研究。常用的锥阀结构复杂，不利于防腐处理，所以将研究方向重点放在球阀结构。

1.1 进出料阀箱体防腐结构设计

考虑阀箱体承压及防腐要求，选用碳钢材料壳体内衬橡胶防腐层（也可采用其他防腐材料如四氟、陶瓷等）。结合阀箱体自身工艺性与防腐要求，需要对内衬防腐层进行区分，与浆体接触部位采用软质橡胶，配合及密封部位采用硬质橡胶，并根据内衬橡胶搭接标准进行搭接。

传统阀箱体及防腐内衬阀箱体如图1、图2所示。

1.2 防腐阀球选型与优化

隔膜泵使用的阀球通常为金属阀球，考虑防腐要求防腐阀箱使用陶瓷球替代金属阀球。但是陶瓷球受工艺限制，直径无法做大，因此在直径大于100mm的阀球使用金属球心外衬橡胶的结构。陶瓷球防腐性能优良，但不能受硬性冲击，因此在陶瓷球与阀座之间设置阀橡胶缓解硬性冲击，同时在阀关闭时起密封作用。

1.3 其他过流部件防腐材料选择与结构优化设计

球阀结构中与料浆接触的部件除阀箱体、阀球，还包括阀座、阀橡胶、导架、阀盖，其中阀橡胶采用耐盐酸介质的橡胶即可。受强酸腐蚀影响，不能使用金属材料与浆体接触，阀座、导架及閥盖可选择金属材料为骨架，外衬防腐橡胶层；由于为阀箱内部结构件，可不考虑压力因素的影响，也可选择使用非金属耐酸材料。如选择金属骨架外衬橡胶，不利因素为：结构紧凑、内衬施工难、加工难度高，导致成品率低，影响施工效率和生产成本，如图3所示。非金属材料可使用四氟产品烧结成型后加工达到要求的产品结构（图4），其结构简单，操作难度低，加工性能好，成品率高。

结论

（1）在防腐隔膜泵阀箱结构设计中将金属骨架与橡胶内衬防腐技术结合使用，可以确保结构件的承压强度要求，又避免酸性浆体与金属件直接接触，起到防腐效果。

（2）利用四氟产品防腐、耐磨和可加工优点替代阀内部结构紧凑的零部件，在满足防腐耐磨要求的同时，提高产品的成品率。

（3）同时将橡胶内衬、陶瓷、四氟等防腐材料应用到防腐阀箱结构中，并对原有结构改进优化，解决了防腐进出料阀箱的技术难题，同时带动了防腐技术的不断创新和提高，对防腐隔膜泵的设计具有一定的指导意义。

参考文献

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[2]黄健中，左禹.材料的耐蚀性和腐蚀数据[M].北京：化学工业出版社，2002.

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