双氧水化学名称是过氧化氢,分子式:H2O2,分子量:34.016,外观:无色、无味透明液体。双氧水无毒,但对皮肤有漂白及灼烧作用;沸点比水高;密度、粘度都比水大;能与水以任意比互溶;也能溶于醇、醚等。 双氧水是一种强氧化性物质,具有较弱的二元酸性质,浓度大于40%的双氧水有腐蚀性。其化学性质比较活泼,可以参加分解、分子加成、取代、氧化还原等反应。由于其分子内在结构关系及杂质的存在,呈现出一定的不稳定性。 当双氧水接触到光、热、粗糙表面或混入重金属及其盐类、酵母菌、有机物、碱性物质、灰尘等杂质会引起分解,分解成为氧气和水,并放出大量热量,剧烈分解时可引起爆炸。虽然双氧水本身不可燃,但分解时产生的氧气能强烈地助燃,与易燃物、有机物接触后可以引起自燃;撞击、摩擦和震动时有燃烧爆炸的危险。为防止阳光直射和落入污物引起分解,盛装双氧水的容器必须具有排气孔。 根据上述双氧水的化学和物理性质,合理地选择双氧水管路中球阀的主体材料和密封件材料,以及这些材料的热处理和表面处理,是保证双氧水管路中球阀可靠安全运行的重要基础。 3.1 双氧水管路球阀的选材 3.1.1 主体材料 用于常温常压高浓度双氧水管路的球阀,主体材料应不氧化,不锈蚀,含碳量尽可能低(以减少双氧水在高速流动时,与钢中的碳摩擦产生热量。因此常选用低碳级的优质奥氏体不锈钢,如ASTM A351 CF8、CF3、CF8M、CF3M或ASTM A182 F304、F304L、F316和F316L等。一般情况,70%浓度的双氧水主体材料应选用F316L;双氧水浓度>50%时,主体材料最好选用F316L,也可以选用F304L。阀门选用不锈钢铸件时,必须要进行酸洗处理,以清除阀门内腔的粘砂,碱性的杂质和有机物等易引起双氧水分解杂质。在高浓度高压力(Class≥600)时,双氧水球阀的主体材料应选用安全等级更高的镍基合金。 3.1.2 密封件材料 密封件材料一般都是非金属材料,如柔性石墨、聚四氟乙烯和橡胶等。用于常温高压高浓度双氧水管路的球阀,密封件材料同样要满足不氧化、不溶解的要求。用于双氧水管路球阀的填料,一般推荐使用高纯度的PTFE聚四氟乙烯;球阀的中道垫常用PTFE或者PTFE金属缠绕垫;双氧水球阀防火圈,在保证不会与介质接触的情况下,可以使用加金属丝的柔性石墨,金属丝要满足不低于主体材料的性能。球阀内部能与介质接触的地方禁止用石墨,橡胶O型圈至少要用FKM高氟橡胶,推荐使用FFKM全氟醚橡胶,以保证密封性能和使用寿命。 3.2 材料的处理 3.2.1 脱脂和禁油 双氧水管路阀门不允许有油污、碱性杂质和有机物等。因为油污、碱性杂质和有机物等易引起双氧水分解,分解时产生氧气和水,并放出大量热量,同时氧气能强烈地助燃,与易燃物、有机物接触后会引起爆炸。所以,在阀门装配前要对所有零件进行脱脂处理。装配应在清洁干净的环境中进行(应在无尘车间装配)。密封检验试压应用洁净的空气或者氮气等介质完成壳体和密封试验,避免双氧水球阀被污染。阀杆密封处应有防尘和禁油隔离保护装置,防止杂质落入,并附有醒目的禁油标识。 3.2.2 球阀内部表面处理 双氧水的密度、粘度都比较大,因为双氧水的不稳定性,在管路中撞击、摩擦和震动时有燃烧爆炸的危险,因此双氧水管路中都会优先选用流阻系数最小的球阀。但双氧水流动时不可避免地与管路和球阀流道产生摩擦,而摩擦会产生热量和静电,为避免这些危险,球阀流道及内表面应控制表面粗糙度在Ra3.2 μm以下。内腔流道及过流元件表面应光滑、流畅,避免尖角,各零件圆角处理,避免高速流动时产生热量。同时双氧水管路选用的软密封球阀时,结构上必须有防静电装置。 4.双氧水用途广泛,在日常生产和生活中用量激增,因此双氧水的生产﹑运输和贮存过程中阀门的应用成为了一个新的研究领域。在双氧水管路中应用的球阀,应根据双氧水介质工况,不断地研究新材料的应用,不断优化球阀结构设计,保证球阀在双氧水管路和生产系统的稳定运行。 |