新材料带来新思路 - 复合材料在工业阀门中的应用

新材料带来新思路

　　复合材料由于其自身具备的灵活性因而可以达成各种不同的设计。在CompoSeal®系列阀门产品中，可以通过去除不必要的材料，在阀体部分形成空心部件段。通过不再将分叉处布置在(金属弹性阀座蝶阀常见的)3点钟和9点钟方向，而布置成与管路部分正交的方向而使设计得以优化。

　　虽然当前市场上的一些塑料阀的设计已经设置了空心部分，然而这些部分处于阀体外层，会导致污物存积。通过将阀体分叉部分沿正交方向布置可避免这种情况。 CompoSeal®系列阀门的设计，采用了两个以卡扣方式结合的完全相同的阀体部分以及创新的阀体连接方式和阀座保持设计，已获得专利权。

　　当然，这一系列的阀门的设计是纳入现有的法规监管框架中，并符合适合的工业设计标准和规范的，如ISO, EN, API, PED和EnEV。而且，考虑到市场定位，通过毒性要求和产品要求的认证以符合常用的水务标准，这一点特别重要。

　　为获得最佳性能组合，CompoSeal阀体的成分与阀板的材料略有不同，并且较大阀体(DN 200及以上)的材料组成又会出现变化以优化屈服强度和延伸率之间的平衡。

　　另一个主要优势在于，因为复合材料具备的机械性能，完全可以按照工业阀门厚度标准EN 558-1 series 20设计阀门。这就使得CompoSeal系列阀门可以替代标准钢制和铁质的阀门。多数塑料阀门是基于非标准厚度尺寸做成，因为这种材料强度相对差一些，需要更多的空间使其适用于10 bar的工况。

　　一种可持续选择

　　复合材料在工程设计领域更广泛的使用，非常符合当前工业组织提出的可持续发展政策。它可以减少对于金属原材料的依赖，而且，复合材料具备的强度、轻质和低热导性等性能特征极大地节约了用于制造、运输和应用上的能源消耗。

　　最近几年，和其它一些行业一样，传统阀门结构的原材料(铁、不锈钢和合金)价格飙升，同时，劳动力成本也不断上涨，因而非关键的制造工艺逐渐开始重新定位。如今，复合材料在尖端技术方面获得应用，这意味着它们的性能已被更好的了解，并且工程公司对它们的性能充满信心，准备更广泛的使用这些复合材料。欧洲正在迅速成长为这个领域的技术中心。

　　从一个特殊的例子(角行程工业蝶阀)可以看出，复合物改良的机械性能和化学及物理性能确保了它们具备堪比甚至超越金属阀座的卓越性能，此外，重量也能得以减轻并且耐腐蚀性能也更好。

　　实际上，从拉伸强度、延伸率和弹性模量等重要特性的试验结果来看，复合材料(在加固以前)用于阀门结构所表现出来的性能更接近于传统的阀门材料，而不是时常被误以为的常规的塑料。

　　轻质、耐腐蚀和热绝缘性能

　　选用复合材料之类的轻质材料将会受益良多。在阀门的应用方面，当进行典型的工艺安装时，我们可以通过减少结构管线支撑的数量来实现减重，特别是连接至塑料罐体或管道时，这也使得阀门可以适用于塑料管线。此外还可以获得更多益处，包括从生产工厂到安装地点之间的运输过程中燃料消耗成本的降低，以及安装成本的降低。 耐化学品性能和隔热性能

　　总体而言，所选材料的耐化学性能可与不锈钢相媲美。相比而言，具体哪种材料性能更好取决于涉及到的应用领域。CompoSeal系列采用具有高中范围的耐化学性的复合材料，在苛刻的或腐蚀性的条件下表现出优异的性能。另外，因其具备的耐腐蚀性能不需附加保护层或涂层(这些保护层或涂层可能会受到冲击破坏)，在其使用寿命期间维护方面的技术要求也随之降低。

　　得益于复合材料的低热导性能和内部加强的空心阀体部分的存在，减少了过程热损耗，因而不需配备隔热材料、伴热或阀门夹套。另外，低热导率也降低了由于热损耗导致的过程冻结或流动问题的风险。

　　压力和温度运行范围

　　虽然同为聚合材料，复合材料的温度和压力额定值远超常见阀门的塑料聚合材料。在较高的温度范围(40℃~120℃)和较低的温度范围(-10℃~-40℃)，和普通的塑料阀门材料相比，复合材料都表现出明显的性能优势。