氧阀选用你应该知道的知识02

王天泽

根据EIGA-IGC 13-12规定，氧气介质的材料选择需根据氧气体积含量、免除压力、介质冲击流速以及温度来决定。根据工况及应用场合的不同，流速又分为冲击流速和非冲击流速。在非冲击流速下，对应某种材料适用温度以下，非冲击流速不超过非冲击流速曲线的流速，那么可以使用相应材料；同理，在冲击流速下，对应材料适用温度以下，冲击流速不超过冲击流速曲线的流速，那么，可以使用相应材料。
由于仪表阀门属于节流件，所以仪表阀门处的流速均定义为冲击流速。以150℃设计温度以下的碳钢和200℃设计温度以下的不锈钢为例，其冲击流速等式见表1。

当流速超越冲击曲线流速的工况，就应该考虑使用豁免材料。常用材质免除压力和最小厚度见表2。

值得注意的是，在EIGA-IGC13-12与EIGA-IGC 13-02中对于各种材质的豁免压力及壁厚做出了很多修改，例如将Inconel600（厚度：不规定）的豁免压力由6.9Mpa（1000psig）修改为Inconel600（厚度：3.18mm（0.125”））的豁免压力8.61Mpa（1250psig）；将Inconel625（厚度3.18mm（0.125”））的豁免压力由8.7Mpa（1250psig）修改为Inconel625（厚度：3.18mm（0.125”））的豁免压力6.9Mpa（1000psig）。由于EIGA-IGC13-02近10年的应用期，使得国内许多设计压力低于8.7Mpa的工况都选择的Inconel625，因此有许多成功开车和运行的业绩；然而依据新的标准8.7Mpa的工况Inconel625不再适用，而Inconel600在国内已开车投用的项目中应用相对较少。因此，在某些压力8.7Mpa左右，阀芯节流处冲击流速很快的场合设计者宜考虑使用豁免压力更高的蒙乃尔材质，确保氧气管道的安全。但是由于Monel的硬度比Inconel软，在高压力时需要考虑提高磅级以适应要求。

以某煤气化工艺包，以氧气调节阀为例：氧气体积含量为99.6%，操作压力高达8.7MpaG，管道流速为6.3m/s，温度为30℃。由表1及表2可知，在当前工况只能在镍合金材料里选择，综合考虑阀芯、阀座选择MonelK-500并进行硬化处理，阀杆选择强度更好的InconelX-750，阀体选择MonelK-500。需要注意的是如果选择Monel合金，由于其含有铜元素，在长期使用的过程中，可能会出现氧化，出现阀体颜色加深变黑或者变红的现象。出于对气化炉回火和防火的考虑，选用专用石墨填料。氧气切阀的密封等级必须满足Ⅵ级双向密封，而氧调阀根据工况一般满足Ⅳ级即可。阀门的口径必须经过严格的计算，因为阀门口径的大小与流经阀芯的流体流速息息相关。
值得注意的是所有氧阀都必须进行脱水、脱油和脱脂处理，欧洲标准中允许最大的油脂含量在压力为30bar的情况下为500mg/m 2 。阀门需进行防火及氧用（钝化）处理，保证内壁光滑、无毛刺。阀门选型本身应选择流道简单，开、关阀门时无锋利切面的阀型。



注：本文来自《浅析煤气化装置仪表选型》黄俊华，胡同印
参考文献：
EIGA Doc-13-12-Oxygen Pipeline and Piping Systems[Z].
EIGA Doc-13-02-Oxygen Pipeline and Piping Systems[Z].