Kogelkranen voor Corrosieve Media: Materiaalkeuze en Selectiegids

Kogelkranen worden veel gebruikt in diverse industrieën die te maken hebben met corrosieve media, zoals chemische verwerking, olie en gas, waterbehandeling en farmaceutica. Bij de behandeling van corrosieve media is de keuze van de juiste kogelkraanmaterialen cruciaal om de veiligheid, efficiëntie en levensduur van de klep te garanderen.

Kogelkleppen hebben om verschillende redenen de voorkeur boven andere kleppen in corrosieve omgevingen.

• Eenvoudig ontwerp: Het ontwerp van de kogelkraan beperkt het aantal onderdelen dat gevoelig is voor corrosie tot een minimum. Kogelkranen hebben minder interne onderdelen dan andere typen kleppen, zoals bolkleppen of schuifafsluiters, wat betekent dat de corrosieve omgeving minder oppervlakken kan aantasten.
• Strakke afsluiting: Kogelkranen hebben een kogel met boring die draait om de vloeistofstroom door de klep te regelen. Wanneer de kogel in de gesloten stand staat, vormt hij een strakke afdichting met het klephuis, waardoor lekkage wordt voorkomen. Dit ontwerp maakt kogelkranen ideaal voor gebruik in omgevingen waar de kleinste lekkage aanzienlijke problemen kan veroorzaken.

Oorzaken van corrosie in kogelkranen

Corrosie is de geleidelijke afbraak van metaal door chemische of elektrochemische reacties met de omgeving. Corrosie in kogelkranen kan leiden tot lekken, klepstoringen en andere operationele problemen, zoals het vastlopen van de kogel in de klep.

Verschillende factoren, waaronder blootstelling aan agressieve chemicaliën, hoge temperaturen en omgevingen met hoge druk, kunnen corrosie in kogelkranen veroorzaken. Kogelkranen kunnen om verschillende redenen corroderen.

• Blootstelling aan corrosieve omgevingen: Kogelkranen van bepaalde materialen, zoals koolstofstaal of gietijzer, zijn gevoelig voor corrosie wanneer zij worden blootgesteld aan corrosieve omgevingen, zoals zeewater of zure oplossingen. Corrosie kan ook optreden wanneer de klep in contact komt met stoffen als zuren, logen en chloor.
• Galvanische corrosie: Galvanische corrosie wordt veroorzaakt wanneer twee ongelijksoortige metalen met elkaar in contact komen in aanwezigheid van een elektrolyt. Bij kogelkranen kan dit gebeuren wanneer verschillende materialen worden gebruikt voor het huis, de kogel en de stang. Als deze materialen verschillende elektrochemische eigenschappen hebben, kan de elektrische stroom corrosie veroorzaken.
• Erosie-corrosie: Erosie-corrosie wordt veroorzaakt door mechanische slijtage en chemische aantasting. Dit kan voorkomen bij kogelkranen die worden blootgesteld aan hoge stroomsnelheden of schurende vloeistoffen. De mechanische werking van de vloeistof kan de beschermende oxidelaag op het klepoppervlak verwijderen, waardoor het onderliggende metaal aan corrosie wordt blootgesteld.
• Microbieel geïnduceerde corrosie: Microbieel geïnduceerde corrosie (MIC) wordt veroorzaakt door micro-organismen, zoals bacteriën en schimmels, die het oppervlak van kogelkranen kunnen koloniseren. Deze micro-organismen kunnen zuren en andere corrosieve stoffen produceren die het metaaloppervlak kunnen aantasten, waardoor corrosie ontstaat.

Kogelkranen voor corrosieve omgevingen selecteren

Er zijn verschillende manieren om met corrosieve media om te gaan bij het gebruik van kogelkranen in industriële toepassingen.

Materiaalkeuze

Algemene materialen

Afhankelijk van de toepassing kunnen materialen zoals roestvrij staal, titanium, Hastelloy en andere legeringen worden gebruikt. Deze materialen staan bekend om hun corrosiebestendige eigenschappen en zijn bestand tegen blootstelling aan zware chemicaliën en omgevingen.

• Roestvrij staal 316 wordt aanbevolen voor sterk corrosieve omgevingen, terwijl roestvrij staal 304 geschikt is voor licht corrosieve omgevingen. Leer hoe u kunt kiezen tussen roestvrij staal 316 en 304.
• Kunststof kogelkranen, zoals PVC en CPVC, zijn zeer corrosiebestendig, maar mogelijk niet geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen. Zij hebben doorgaans een maximumtemperatuur van 60 °C.
• Kleppen met zachte zitting en veerkrachtige elastomeren, zoals FKM, FFKM of EPDM, kunnen uitstekende afdichtingsprestaties leveren in corrosieve omgevingen.

Het effect van concentratie, druk en temperatuur

Verschillende materialen worden op verschillende manieren beïnvloed door verschillende stoffen en omstandigheden, waardoor het moeilijk is het juiste materiaal te kiezen. Zo kunnen lage concentraties zwavelzuur staal aantasten, maar hoge concentraties kunnen een beschermende laag vormen. Waterstof tast staal alleen aan bij hoge temperaturen en druk, terwijl chloor niet erg corrosief is als het droog is, maar zeer corrosief kan zijn in vochtige omstandigheden. Bij de keuze van het juiste materiaal voor het klephuis moet rekening worden gehouden met factoren als druk- en temperatuurbestendigheid, kosten en beschikbaarheid, en niet alleen met corrosiepreventie. Tabel 1 toont de compatibiliteit van gangbare corrosieve media met typische kogelkraanmaterialen. Raadpleeg ook onze chemische compatibiliteitstabel voor de compatibiliteit van meer corrosieve media met verschillende klepmaterialen.

Tabel 1: Materiaalcompatibiliteit van gangbare corrosieve media

Media	Kogelkraan materiaal informatie
Zwavelzuur	Roestvrij staal (SS316): SS 316 is zeer goed bestand tegen zwavelzuur bij concentraties tot 20% en temperaturen tot 150 °C. Bij hogere concentraties en temperaturen kan het echter corroderen. Hastelloy: Hastelloy is zeer goed bestand tegen zwavelzuur bij concentraties tot 70% en temperaturen tot 100 °C. Bij hogere concentraties en temperaturen kan het corroderen. Polypropyleen (PP): PP is bestand tegen zwavelzuur bij concentraties tot 70% en temperaturen tot 80 °C. Het wordt echter niet aanbevolen voor gebruik met geconcentreerd zwavelzuur of bij hogere temperaturen. PTFE (Teflon): PTFE is zeer goed bestand tegen zwavelzuur bij concentraties tot 98% en temperaturen tot 200 °C (392 °F). Hij is echter mogelijk niet geschikt voor toepassingen onder hoge druk. Viton: Viton is zeer goed bestand tegen waterig zwavelzuur. Hij is echter mogelijk niet geschikt voor toepassingen onder hoge druk. De keramische kogelkraan is een duurder alternatief bij hoge drukken en temperaturen.
Zoutzuur	PVDF, PTFE, Hastelloy C en titanium.
Salpeterzuur	Geconcentreerd salpeterzuur (meer dan 70%): Kogelkranen van materialen zoals Hastelloy C, titanium of zirkonium worden aanbevolen vanwege hun uitstekende corrosiebestendigheid in sterk oxiderende omgevingen. Verdund salpeterzuur (minder dan 70%): Materialen zoals roestvrij staal, PTFE of FKM kunnen worden gebruikt voor kogelkranen die werken in verdunde salpeterzuuroplossingen bij lage druk en temperatuur. Salpeterzuur bij hoge temperatuur en druk: Voor kogelkranen die in salpeterzuuroplossingen met hoge temperatuur en druk werken, kunnen materialen zoals Inconel of Monel geschikt zijn wegens hun hoge sterkte en corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen.
Chloor	Hastelloy C-276, titanium, Monel en PVC.
Ammoniak	Roestvrij staal 316, PTFE (voor 10% ammoniak)
Alcohols, Ketones, Esters, Ethers	Alcoholen: RVS Ketonen: Ketonen kunnen zeer reactief zijn en bepaalde klepmaterialen aantasten. Zo kan aceton bepaalde soorten kunststof kleppen oplossen. Roestvrijstalen en messing kleppen kunnen geschikt zijn voor sommige ketonen, maar het is belangrijk de fabrikant van de klep te raadplegen voor specifieke aanbevelingen. Esters: Esters zijn over het algemeen compatibel met roestvrijstalen kleppen. Sommige esters, zoals ethylacetaat, kunnen echter agressief zijn en kunnen het gebruik van coatings vereisen. Ethers: Ethers kunnen zeer reactief zijn en bepaalde klepmaterialen aantasten. Kleppen van roestvrij staal en messing zijn geschikt voor gebruik, maar het is belangrijk de fabrikant van de klep te raadplegen voor specifieke aanbevelingen.

Ontwerp

• Verminderde spleten: Kogelkranen voor gebruik in corrosieve omgevingen hebben een ontwerp dat het corrosiepotentieel minimaliseert, zoals een verminderd aantal spleten of dode ruimtes waar corrosieve media zich kunnen ophopen. Ook kan een kogelkraan met volle doorlaat de ophoping van corrosieve media verminderen, terwijl een kogelkraan met beperkte poort vatbaarder is voor ophoping en corrosie.
• Dubbel afdichtingssysteem: Een corrosiewerende kogelkraan kan een dubbel afdichtingssysteem hebben dat een extra beschermingslaag biedt tegen corrosieve media. Dit systeem omvat doorgaans twee sets afdichtingen om te voorkomen dat de corrosieve media de klep binnendringen en schade veroorzaken aan de interne componenten.
• Spindelbescherming: De spindel van een kogelkraan is een kritisch onderdeel dat gevoelig is voor corrosie. Anticorrosieve kogelkranen kunnen een spindelbeschermer bevatten die de spindel beschermt tegen blootstelling aan corrosieve media. Dit kan worden bereikt door coatings of materialen te gebruiken die bestand zijn tegen corrosie.

Coatings

Coatings vormen een barrière tussen het metaal en de corrosieve media, waardoor direct contact wordt voorkomen en het risico van corrosie wordt verminderd. Voorbeelden van coatings zijn teflon, epoxy en diverse polymeercoatings. De spindel en de kogel kunnen worden gecoat met een corrosiebestendig materiaal, zoals PTFE, om ze tegen corrosie te beschermen en de levensduur van de klep te verlengen.

Andere factoren

Een correcte installatie en onderhoud van de kleppen kan corrosie helpen voorkomen. De juiste installatie omvat het gebruik van de juiste pakkingen en afdichtingsmaterialen en een juiste uitlijning en bevestiging van de klep. Regelmatig onderhoud omvat reiniging en inspectie van de klep op tekenen van corrosie. Lees meer over corrosiepreventie in ons artikel over anticorrosiemaatregelen voor kleppen.

FAQs

Welke materialen worden aanbevolen voor kogelkranen in corrosieve omgevingen?

Gangbare materialen voor kogelkranen in corrosieve omgevingen zijn roestvrij staal, messing en kunststof. Het geselecteerde materiaal moet een hoge corrosiebestendigheid hebben op basis van de specifieke corrosieve media.

Hoe kan ik de impact van corrosie op mijn kogelkraan verminderen?

Een goede installatie, regelmatig onderhoud en coatings en platings kunnen allemaal helpen om de impact van corrosie op een kogelkraan te verminderen. De keuze van het juiste type kogelkraan kan ook corrosie helpen verminderen.