在反渗透(RO)或多效蒸馏(MED)海水淡化厂里,阀门虽小,却常是整套系统最先“受伤”的部件。海水中氯离子浓度高达19 000 mg/L以上,加上40 ℃左右的运行温度,极易引发点蚀——一种像针尖一样的局部穿孔。一旦阀芯出现点蚀,泄漏的高压海水会像水刀一样切割相邻的密封圈,导致整条产线停机。因此,选阀门的第一要务不是“便宜”,而是“抗点蚀”。
一、先把“环境”说清楚
介质:3.5 %NaCl+微量溶解氧+偶尔投加的次氯酸钠杀菌剂。
温度:RO高压段25~45 ℃;MED蒸发器侧可至65 ℃。
流速:高压泵出口瞬时可达6 m/s,流速越高,点蚀风险越大。
二、点蚀的“罪魁祸首”
氯离子会破坏不锈钢表面钝化膜,形成微米级的腐蚀坑。坑内缺氧、酸化,腐蚀加速,而坑外仍是光亮金属,肉眼不易察觉,等到泄漏为时已晚。
三、阀门材质的“成绩表”
316L不锈钢
PREN(耐点蚀当量)= Cr% + 3.3×Mo% + 16×N% ≈ 24~26
在常温低氯环境中表现尚可,但在45 ℃以上、Cl⁻>1 000 ppm时,PREN需≥32才安全。结论:316L只能用在低压、低温的产水侧,高压侧不推荐。
904L超级奥氏体
PREN≈34~36,含4.5 %Mo和1.5 %Cu,耐点蚀能力比316L高一个量级。价格约316L的2.5倍,适合中等工况,但对流速>5 m/s的调节阀仍有风险。
双相钢2205/2507
2205 PREN≈35;2507 PREN≈42。双相组织让它的屈服强度是316L的两倍,可以做得更薄、更轻。2507在70 ℃、6 m/s海水中的临界点蚀温度(CPT)达55 ℃,是高压侧球阀、蝶阀的首选。
超级双相钢32760
PREN≥40,含0.7 %W,耐缝隙腐蚀同样出色。对焊连接的大口径闸阀、截止阀常用此材质,但机加工难度高,需找有经验厂家。
钛合金 Gr.2/Gr.5
钛在海水中几乎不腐蚀,CPT>100 ℃,唯一的“天敌”是干氯气和高于230 ℃的蒸汽。缺点是价格高、焊接需充氩保护。通常只在高压泵出口或能量回收装置(PX)的极端位置使用小口径钛球阀。
高性能非金属
玻璃纤维增强环氧(GRE)阀体+PTFE阀座,可完全避开电化学腐蚀,适用于低压、大口径蝶阀。但耐压≤16 bar,且紫外线会使环氧老化,只能室内安装。
四、选型流程一句话总结
“先算PREN,再看温度,最后比成本”。
步骤:
① 计算工况PREN需求 = 32 + (T-25)×0.3 + 流速系数;
② 若PREN需求<34,可选904L;34~40,选2205/2507;>40,直接上钛或32760;
③ 如果口径>DN300且压力<16 bar,可考虑GRE+金属阀板混合方案,以降低成本。
五、现场验证的小技巧
光谱仪抽检:到货后随机抽3 %阀体做PMI(Positive Material Identification),防止厂家“以316贴2507”。
点蚀加速试验:按ASTM G48 Method A,在6 %FeCl₃溶液中50 ℃浸泡72 h,失重<1 mg/cm²为合格。
安装前钝化处理:用20 %HNO₃+2 %HF酸洗30 min,再用水冲洗,可去除加工毛刺,提高耐点蚀寿命30 %以上。
结语
海水淡化项目选阀门,就像给高速列车选刹车片——“够用”永远只是及格线,真正决定生命周期的是“留足余量”。牢记PREN≥工况需求+10 %,并严格执行材质验证,才能让阀门在30年的盐雾中稳如磐石。
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