氧氣閥門類型如何選擇?選用氧氣閥需要特別注意!
首先,氧氣閥門是特種閥門,絕不能用普通閥門替代或簡單脫脂后使用。
氧氣具有強氧化性,強助燃性,在特定條件下(高壓、高濃度、存在可燃物、摩擦或撞擊)極易引發燃燒甚至爆炸事故。所以氧氣閥門的設計、選型和使用都有特殊要求。
氧氣閥門的主要類型有:
氧氣閥門類型 | 特點 | 適用場景 |
氧氣專用截止閥 | 閥瓣與閥座間幾乎無摩擦,接觸后即能切斷關閉 | 公稱壓力≤PN40且DN≤400,或PN≤160且DN≤250 |
氧氣專用球閥 | "防火型"聚四氟乙烯軟密封,防靜電設計 | 高壓大尺寸場合(如PN>40且DN>400) |
氧氣專用止回閥 |
避免金屬閥瓣直接打擊金屬閥座,杜絕火花 | DN<50用升降式,DN50-100用旋啟式(溫度≤200℃) |
氧氣減壓閥 |
通過調節螺釘控制輸出壓力,高壓室連接鋼瓶 | 鋼瓶氧氣壓力調節 |
氣動薄膜調節閥 |
壓縮空氣驅動,需配合安全操作規程使用 | 工業氧氣壓力調節 |
截止閥:
優點: 密封性好(金屬硬密封或軟密封),流阻可控制(通過閥瓣形狀設計),不易產生顆粒摩擦(相對而言),適用于需要嚴密關閉的場合。是氧氣系統最常用、最推薦的閥門類型之一,尤其是波紋管密封截止閥。
缺點: 流阻較大,不適合需要全通徑的場合。
球閥:
優點: 全通徑時流阻極小,開關迅速,操作扭矩小。
缺點: 開關瞬間流速極高(尤其在高壓差下),易產生絕熱壓縮;閥座與球體摩擦可能產生熱量和顆粒;軟密封材料相容性需嚴格驗證;必須選用全通徑球閥,并在操作時嚴格控制開關速度(緩慢操作)以避免危險的高速氣流。 金屬硬密封球閥需注意摩擦生熱風險。
應用: 常用于需要低流阻或快速切斷但對開關速度有嚴格控制的場合。
閘閥:
優點: 全通徑時流阻小。
缺點: 開關過程中閥板與閥座摩擦嚴重,極易產生高溫顆粒和熱點;閥腔內容易積存污物和氧氣;在純氧、中高壓系統中是嚴格禁止使用的閥門類型! 僅可能在低壓、低純度、且對清潔度要求不高的空氣分離設備上游等特定場合謹慎使用。
蝶閥:
優點: 結構緊湊,重量輕,流阻相對較小。
缺點: 閥板與閥座始終接觸(偏心設計除外),開關過程存在摩擦;閥桿密封處是薄弱點;軟密封材料相容性需驗證;金屬密封摩擦風險高。
應用: 常用于大口徑、中低壓氧氣系統,需選用高質量、專為氧氣設計的閥門,并嚴格控制操作速度。
止回閥:
類型: 升降式止回閥(易產生撞擊)、旋啟式止回閥(閥瓣與閥座摩擦)、軸流式止回閥(流阻小,動作平穩,推薦用于氧氣)。
關鍵: 必須選用專為氧氣設計的類型(如軸流式),避免突然關閉產生水錘或高速回流。
選用氧氣閥需要特別注意
1、材質選擇?:閥體等部件常選用不銹鋼材質,經酸洗、鈍化處理,確保高耐腐蝕性和長壽命。部分部件采用銅合金,具有不可燃性。
閥體、閥蓋、閥芯(球、閥瓣、閘板等)、閥桿:
奧氏體不銹鋼(如 316, 316L - 低碳級至關重要)。304(L)也可用于部分場合,但耐蝕性稍遜于316(L)。
銅合金: 黃銅、青銅(常用于低壓、小口徑閥門,注意脫鋅腐蝕風險)。
Monel (鎳銅合金): 耐蝕性優異,尤其適合高壓、高純氧,但成本高。
Inconel (鎳鉻合金): 用于極端條件(超高壓、高溫)。
嚴禁使用: 碳鋼、鑄鐵(極易氧化生銹,產生點火源和污染物)、鋁(某些鋁合金在高壓氧下易燃)、鈦(純氧中極易燃燒)。
2、密封:采用特殊密封結構如預緊力密封,保證正反向均能阻斷氧氣流動。部分球閥采用彈簧預緊浮動閥座,確保全開或全關狀態下都能阻斷流體。
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金屬密封: 不銹鋼、Monel等。需注意硬度匹配和表面光潔度以減少摩擦。
非金屬軟密封: PTFE(聚四氟乙烯) - 惰性極好,阻燃,但冷流性和耐磨性是考慮點。PCTFE(聚三氟氯乙烯)性能更優但成本高。可用但需謹慎評估: 改性PTFE、全氟醚橡膠(如Kalrez, Chemraz)、部分氟橡膠(如Viton,需確認具體牌號和等級,且避免用于高流速區域)。必須選擇有明確氧氣相容性認證的牌號。
嚴禁使用: 天然橡膠、丁腈橡膠(NBR)、乙丙橡膠(EPDM)、硅橡膠等可燃或易與氧反應的彈性體。
填料/閥桿密封:波紋管密封: 最理想的選擇,提供零泄漏密封,完全隔絕氧氣與大氣接觸,避免填料摩擦生熱和油脂污染風險。強烈推薦用于中高壓、關鍵或危險位置的氧氣閥門。填料密封:材料:PTFE編織填料(V型或編織成型)、膨脹石墨(柔性石墨)環。同樣需氧氣相容性認證。設計:填料函結構需利于散熱,填料壓蓋不宜過緊(減少摩擦扭矩和發熱),有時需設計吹掃接口(通惰性氣體保護)。
墊片材料:金屬纏繞墊(不銹鋼+柔性石墨/PTFE)、PTFE墊片、改性PTFE墊片、膨脹石墨墊片。同樣需氧氣相容性。
3、安全設計?:設計有防靜電和耐火結構,各零部件嚴格進行脫脂處理,裝配時測量靜電導通電阻(<10Ω),采用防靜電潤滑脂。
脫脂-所有氧氣接觸的部件在最終裝配前必須進行徹底的脫脂處理,以去除任何油脂、油污、加工冷卻液等碳氫化合物污染物。常用方法包括溶劑(需氧氣相容且易揮發無殘留,如特定等級的四氯乙烯、三氯三氟乙烷替代品等)清洗、水基清洗劑清洗、蒸汽清洗等。
4、清潔包裝: 閥門在脫脂后,必須在潔凈室環境下進行裝配,并使用氧氣相容的潔凈材料(如特殊塑料袋)密封包裝,防止二次污染。包裝內常充入干燥氮氣保護。氧氣閥門在制造、裝配、測試、包裝、儲存和安裝的全過程都必須執行嚴格的清潔程序。
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