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耐蝕耐壓閥門的材質分析

當閥門通過的介質和工況不一樣時(腐蝕性的,有高溫、高壓等)閥門的材質(閥體、閥板、閥桿等)方面有什么要求呢?
(一):閥體、閥板, s+ N. l# ?, t
閥體、閥板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合閥門的壓力與溫度等級的規定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用于公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10
200的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200HT250HT300HT350
二、可鍛鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30300
的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:KTH300-06KTH330-08KTH350-10' Z. x& O) z7 L+ U
三、球墨鑄鐵:適用于PN≤4.0MPa,溫度為-30350
的水、蒸汽、空氣及油品等介質。常用牌號有:QT400-15QT450-10QT500-74 w4 N0 r2 e; f6 [! T
鑒于目前國內工藝水平,各廠參差不齊,用戶又往往不易檢驗。根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是采用鋼制閥門為安全。
四、耐酸高硅球墨鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低于120
的腐蝕性介質。
五、碳素鋼:適用于公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30425
的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質。常用牌號有WC1WCBZG25 及優質鋼202530及低合金結構鋼16Mn
六、銅合金:適用于PN≤2.5MPa 的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40250
的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62Hpb59-1(黃銅)、QAZ19-2QA19-4(鋁青銅)
七、高溫銅:適用于公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570
的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5MoZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9 等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規范的規定。
八、低溫鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥-196
乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號有ZG1Cr18Ni9 0Cr18Ni91Cr18Ni9Ti ZG0Cr18Ni9/ n/ F  n2 i1 u1 [8 J3 v& t. n
九、不銹耐酸鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200
硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9Ti ZG0Cr18Ni10(耐硝酸) , ZG0Cr18Ni12Mo2Ti ZG1Cr18Ni12Mo2Ti(耐酸和尿素)
閥桿
閥桿在閥門開啟和關閉過程中,承受拉、壓和扭轉作用力,并與介質直接接觸,同時和填料之間還有相對的摩擦運動,因此閥桿材料必須保證在規定溫度下有足夠的強度和沖擊韌性,有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性,以及良好的工藝性。常用的閥桿材料有以下幾種。
一、碳素鋼1 y& f8 F# @# j2 r6 _
用于低壓和介質溫度不超過300
的水、蒸汽介質時,一般選用A5 普通碳素鋼。
用于中壓和介質溫度不超過450
的水、蒸汽介質時,一般選用35 優質碳素鋼。
二、合金鋼  Z$ c/ _; j  t0 G2 }2 v
用于中壓和高壓,介質溫度不超過450
的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用40Cr(鉻鋼)。4 _/ G3 N用于高壓、介質溫度不超過540的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA滲氮鋼。
用于高壓、介質溫度不超過570
的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。  w9 ?# Q. h: ~1 `6 三、不銹耐酸鋼
用于中壓和高壓、介質溫度不超過450
的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選用 1Cr132Cr133Cr13 鉻不銹鋼。
用于腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni21Cr18Ni9TiCr18Ni12Mo2TiCr18Ni12Mo3Ti等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉淀硬化鋼。
四、耐熱鋼1 T. m+ i# s4 W7 x) `
用于介質溫度不超過600
的高溫閥門時,可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。* i8 @& }( z+ P+ R/ b
(二):
選擇閥門主要零件的材料,首先應考慮到工作介質的物理性能(溫度、壓力)和化學性能(腐蝕性)等。同時還應了解介質的清潔程度(有無固體顆粒)。除此之外,還要參照國家和使用部門的有關規定和要求。 許多種材料可以滿足閥門在多種不同工況的使用要求。但是,正確的、合理的選擇閥門的材料,可以獲得閥門最經濟的使用壽命和最佳的性能。 在閥門零件材料的劃分中,最一般的方法是按殼體所使用的材料劃分:如鑄鐵閥,殼體材料用灰鑄鐵、可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制成的閥門;鋼閥,殼體用碳素鋼、合金鋼或不銹耐酸鋼制成的閃;鈦閥,殼體用鈦合金制成的閥門;銅閥,殼體用銅合金制成的閥門;鋁閥,殼體用鋁合金制的閥門;塑料閥,殼體用塑料制成的閥門;陶瓷閥,殼體內襯有陶瓷的閥門,等等。      

1、鑄鐵閥鑄鐵閥以其價格低廉,制造工藝簡單,有較好的耐腐蝕性能,廣泛應用于國民經濟各個部門,是水道、建筑設備、煤氣設備、船舶、消防設備、石油化工設備、煉鐵設備、食品加工設備等不可缺少的管路附件。鑄鐵閥的工作溫度范圍通常中從環境(室溫)溫度到225以下。但是,由于灰鑄鐵是脆性材料,限制了鑄鐵閥的使用范圍。在鑄鐵閥門中,由于可鍛鑄鐵和球鑄鐵內部顯微組織的改變,可鍛鑄鐵的組織近表層為鐵素體,中心部為珠光體,與軟鋼的組織大致相同。球墨鑄鐵是經過添加元素和變質處理,且在鑄過程中獲得球狀石墨,因此,其力學性能比普通灰鑄鐵要好得多,其使用工作壓力可更高些。通常,鑄鐵閥門的使用范圍規定如下: (1)當用于公稱壓力PN≤1.0MPa,工作溫度為—10200,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為HT200HT250HT300HT350的灰鑄鐵閥。 (2)當用于公稱壓力PN≤2.5MPa,工作溫度為—30300,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為KTH300-06KTH330-08KTH350-10的可鍛鑄鐵閥。 (3)當用于公稱壓力PN≤4.0MPa,工作溫度為—30350,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為QT400-15QT450-10QT500-7的球墨鑄鐵閥。) L/ x# b; H' `1 W2 T% @( L
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、鋼閥由于使用鋼材的種類不同,鋼閥所適用的介質也大不相同,盡管鋼閥的價格比較昂貴,但由于鋼是一種塑性材料,適用范圍廣,可以在多種介質中應用,如鎢、飽和蒸汽和熱蒸汽、高溫和低溫油品、液化氣體、腐蝕性強的介質等,因此應用非常廣泛。 碳鋼,由于其力學性能和綜合使用性能優異,因此,其使用范圍更廣,通常還包括鑄鐵閥及青銅閥(廣泛應用于—180
以下)使用的工況條件。一般在重要的設備、裝置和管道上都采用堅固可靠的鋼制閥門。在介質為可燃性氣體、液體,毒性氣體、液體,易燃易爆性介質,壓縮氣體,液化氣體,動力裝置的管道上,以及其它類似的場合,必須使用鋼制閥門。特碳鋼和低鎳合金鋼可用于工作溫度低于零度的工況,但不能使用到深冷的區域。用這些材料制造的閥門,可能適用于海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介質。耐腐蝕鋼材包括不銹鋼、特種不銹鋼、蒙乃爾合金,哈斯特洛依“B”,哈斯特洛依“C”,不銹耐酸鋼等。 不銹鋼耐酸鋼閥門可以廣泛應用于化工和食品行業。如輸關醋酸、硝酸、硫酸、堿、西漂白液、食品、果汁、碳酸、制革液和其它許多化工產品的管路上。超低碳奧氏體不銹耐酸鋼閥門,通常用于在低溫下輸送液態氣體,如天然氣、沼氣、氧氣和氫氣等。特種不銹鋼閥門有很好的耐腐蝕性能,通常用于輸送各種溫度和濃度的硫酸的管道和裝置上。蒙乃爾合金閥門,主要用于輸送堿、鹽溶液,食品和許多無機酸,特別是硫酸和氫氟酸的管道和裝置上。此外,這類閥門還可用于蒸汽和海水的管道上。鎳閥,對于堿和鹽溶液具有極強的耐腐蝕能力,通常用在產品輸送中,要求確保高純度的工況。哈氏合金閥門,主要用于輸送氯化銨、氯化鋅、硫酸鋁、硫酸銨、鹽酸等強腐蝕性介質的管道和裝置上。
耐腐蝕材料制成的閥門,由于工藝復雜,價格昂貴,因此,在選用時,應有足夠的依據,以便獲得最經濟的使用價什。通常,各種鋼制閥門的使用范圍規定如下:(1)用于公稱壓力PN≤32.00MPa,工作溫度為—30450
,工作介質為水、蒸汽、空氣、氨、氫氣、氮氣及石油產品等,通常選用牌號為WCAWCBWCC的碳素鋼;牌號為20253035的優質碳素結構鋼鍛件;或牌號為16Mn的低合金結構鋼鍛件。(2)用于工作壓力PN≤17.00MPa,工作溫度小于或等于550,工作介質為蒸汽及石油產品等,通常選用牌號為ZG15Cr5Mo的鉻鉬鋼鑄件;牌號為ZG20Cr1Mo1VZG15Cr1Mo1V的鉻鉬釩鋼鑄件;牌號為1Cr5Mo的鉻鉬鋼鍛件,或牌號為12Cr1Mo1V12Cr1Mo1VA的鉻鉬釩鋼鍛件。(3)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度于或等于—196,工作介質為乙烯、丙烯、液態天然氣及液氮等。通常選用牌號為ZG0Cr18Ni19ZG1Cr18Ni9TiZG1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,或牌號為0Cr18Ni91Cr18Ni900Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。(4)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度小于等于200、工作介質為硝酸等,通常選用牌號為ZG0Cr18Ni9ZGCr18Ni9ZG0Cr18Ni9Ti,以及ZG1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,牌號為0Cr18Ni91Cr18Ni90Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。(5)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度小于等于200、工作介質為醋酸等,通常選用牌號為ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,牌號為0Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo3Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。用于制造閥門的鋼材牌號很多,采購人員在選擇閥門時,應根據工況條件,合理選擇不同材料的閥門。
3
、有色金屬及其合金閥門有色金屬及其合金包括銅合金、鋁合金以及鈦和鈦合金。鈦和鈦合金閥適用于腐蝕性介質和有特殊要求的閥門。(1)銅合金閥:用于公稱壓力PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質。當工作溫度為—40250
的蒸汽時,常選用牌號為ZCuSn3Zn11Pb4ZCuSn10Zn2的鑄錫青銅;牌號為H62HPb59-1的黃銅;牌號為QA19-2QA19-4的鋁青銅。(2)鋁合金閥:用于公稱壓力PN≤1.0MPa的腐蝕性介質工況時,常用牌號為ZL7ZL10。(3)鈦和鈦合金閥:工業純鈦和鈦合金有很好的耐腐蝕性能,它的相對密度小、強度高,低溫和高溫性能都較穩定,是一種很好的耐腐蝕閥門。但由于鈦和鈦合金閥的成本比較高,鑄造工藝性不好,目前僅有西安高壓閥門廠生產。
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、塑料閥門、陶瓷閥門這兩種閥門都屬于非金屬材料閥門。非金屬材料閥門的最大特點是耐腐蝕性強,甚至有金屬材料閥門所不能具備的優點。非金屬材料的閥門品種較多,其性能亦有很大差異,一般用于公稱壓力PN≤1.6MPa,工作溫度不超過60
的腐蝕性介質。

 
 
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