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閥門閥體常用的材質

閥門材料
閥門主要零件的材質,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、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。
閥門的材質,種類繁多,適用于各種不同工況。現把常用的殼體材質、內件材質和密封面材質介紹如下。
一、殼體常用的材質
1.灰鑄鐵灰鑄鐵閥以其價格低廉、適用范圍廣而應用在工業的各個領域。它們通常用在水、蒸汽、油和氣體為介質的情況下,并廣泛地應用于化工、印染、油化、紡織和許多其它對鐵污染影響少或沒有影響到的工業產品上。
適用于工作溫度在–15~200之間,公稱壓力PN≤1.6MPa的低壓閥門。
2.黑心可鍛鑄鐵適用于工作溫度在–15~300之間,公稱壓力PN≤2.5MPa的中低壓閥門。適用介質為水、海水、煤氣、氨等。
3.球墨鑄鐵球墨鑄鐵是鑄鐵的一種,這種鑄鐵,團狀或球狀石墨取代了灰鑄鐵中的片狀石墨。這種金屬內部結構的改變使它的機械性能比普通的灰鑄鐵要好,而且不損傷其它性能。所以,用球墨鑄鐵制造的閥門比那些用灰鑄鐵制造的閥門使用壓力更高。適用于工作溫度在–30~350之間,公稱壓力PN≤4.0MPa的中低壓閥門。
適用介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等。
4.碳素鋼(WCA、WCB、WCC)起初發展鑄鋼是為適應那些超出鑄鐵閥和青銅閥能力的生產需要。但由于碳鋼閥總的使用性能好,并對由熱膨脹、沖擊載荷和管線變形而產生應力的抵抗強度大,就使它的使用范圍擴大,通常包括了用鑄鐵閥和青銅閥的工況條件。
適用于工作溫度在–29~425之間的中高壓閥門。其中16Mn、30Mn作溫度為–40~400之間,常用來替代ASTM  A105。適用介質為飽和蒸汽和過熱蒸汽。高溫和低溫油品、液化氣體、壓縮空氣、水、天燃氣等。
5.低溫碳鋼(LCB)低溫碳鋼和低鎳合金鋼可以用于低于零度的溫度范圍,但不能擴大使用到深冷區域。用這些材料制造的閥門適用于以下介質,如海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯。
適用于工作溫度在–46~345之間的低溫閥門。
6.低合金鋼(WC6、WC9)低合金鋼(如碳鉬鋼和鉻鉬鋼)制造的閥門可以適用許多種工作介質,包括飽和和過熱蒸汽、冷的和熱的油、天然氣和空氣。碳鋼閥的工作溫度可以用到500,低合金鋼閥可用到600以上。在高溫下,低合金鋼的機械性能比碳鋼要高。
適用于工作溫度在–29~595之間的非腐蝕性介質的高溫高壓閥門;C5、C12適用于工作溫度在–29~650之間的腐蝕性介質的高溫高壓閥門。
7.奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼大約含18%的鉻和8%的鎳。18-8奧氏體不銹鋼經常用來使用在溫度過高和過低以及很強的腐蝕條件下作為閥體和閥蓋材料。以18-8不銹鋼為基體加入鉬并稍微增加鎳的含量,實質上就增加其抗腐蝕能力。用這種鋼制造的閥門可以大量地應用在化工上,如輸送醋酸、硝酸、堿、漂白液、食品、果汁、碳酸、制革液和許多其它的化工產品。
為了適用高溫范圍,進一步改變材料成分,在這不銹鋼內加入鈮,就是我們所知的18-10-Nb,溫度可以用到800
奧氏體不銹鋼通常用在很低的溫度下也不會變脆,所以用這種材料(如18-8和18-10-3Mo)制造的閥門很適于低溫下工作。例如輸送液態的氣體,象天然氣、沼氣、氧氣和氮氣。
適用于工作溫度在–196~600之間的腐蝕性介質的閥門。奧氏體不銹鋼也是非常理想的低溫閥門材料。
8.蒙乃爾合金‘蒙乃爾’是一種具有很好耐蝕性的高鎳—銅合金。這種材料經常被用在輸送堿、鹽溶液、食品和許多無氣酸的閥門上,特別是硫酸和氫氟酸。‘蒙乃爾’合金非常適合于蒸汽、海水和海洋環境。主要適用于含氟氯酸介質的閥門中。
9.哈氏合金 主要適用于稀硫酸等的強腐蝕性介質的閥門中。
(1)‘哈氏’合金B
這種合金含有60%的鎳、30%的鉬和5%的鐵。它特別能抵抗無機酸的強腐蝕,‘哈氏’合金‘B’對于各種濃度的鹽酸可以用到沸點溫度,而對于硫酸來說,在腐蝕性最強的濃度下可以用到70。對于磷酸,它可以在各種條件下,而且‘哈氏’合金‘B’對于氯化銨、氯化鋅、硫酸鋁和硫酸銨也很適用。
在氧化性氣氛中,‘哈氏’合金‘B’可以用到大約800,在還原氣氛中,使用溫度可以更高一些。
(2)‘哈氏’合金C
這種合金是含有15%的鉻和17%的鉬的鎳基合金。在氧化和還原兩種氣氛下,它可以用到1100。它對于鹽酸、硫酸和磷酸有很好的抗腐蝕性。而且在許多情況下,它也可用于硝酸。
‘哈氏’合金‘C’對于氯化物、氫氯化物、硫化物、氧化鹽溶液和許多其它的腐蝕性介質有很強的抗腐蝕性。還特別適用于氫鹵酸類介質,例如氫氟酸。
10.鈦合金  主要適用于各種強腐蝕介質的閥門中。
11.鑄造銅合金工業用的閥門很多是由有色金屬材料制成,主要是青銅和黃銅。制造閥門的青銅合金中銅、錫、鉛、鋅的比例通常為85:5:5:5或87:7:3:3。如果需要無鋅青銅,必須加以說明。青銅的物理強度、結構穩定性、抗腐蝕性使它特別適合工業生產。工業用的青銅閥門的口徑可達100mm。
青銅閥常用在相對中等溫度的場合,有些牌號的青銅可用到280左右。在低溫方面,多數銅合金具有在很低的溫度下不變脆的特性,這使得青銅廣泛地應用在低溫工況下,例如液氧、液氮,其溫度在-180以下。
12.20號合金在普通不銹鋼不能勝任的非常嚴格的情況下,使人最感興趣的一類鋼就是高合金不銹鋼。也許最常見的一種就是20號合金鋼。它含有29%的鎳、20%的鉻、外加鉬和銅。這種合金對于各種溫度和濃度的硫酸都有很強的抵抗能力。另外,在大多數情況下,它還可用于磷酸和醋酸介質,特別是有氯化物和其它雜質的場合。
13.雙向不銹鋼雙向不銹鋼(鐵素體結構或奧氏體結構)的應用發展趨勢。這種鋼含有20%或更多的鉻和5%左右的鎳,以及一定量的鉬,這些合金的強度和硬度比普通的奧氏體不銹鋼好,而且在硫酸和磷酸的非常惡劣的工況下,抗局部腐蝕的能力很強。
主要適用于工作溫度在–273~200之間氧氣管路和海水管路用的閥門中。
14.塑料、陶瓷這兩種材料都屬于非金屬。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。一般適用于公稱壓力PN≤1.6MPa,工作溫度不超過60的腐蝕性介質中,無毒塑料閥門也適用于給水工業中。塑料、陶瓷閥門一般不能單獨作為閥體材料使用,需用鋼質材料作骨架,內襯塑料、陶瓷,我們將在第六章中敘述。常用閥體材料見表2-20。
表2-20 常用閥體材料選用表 


材      料

常  用  工  況

適 用 介 質

類   別

材 料 牌 號

代號

PN/Mpa

t/

灰鑄鐵

HT200

Z

≤1.6

≤200

水、蒸汽、油類等

HT250

氨≤2.5

氨≥-40

可鍛鑄鐵

KT30-6
KT30-8

K

≤2.5

300
氨≥-40

球墨鑄鐵

QT400-18
QT400-15

Q

≤4.0

≤350

高硅鑄鐵

NSTSi-1S

G

≤0.6

≤120

硝酸等腐蝕介質

優質碳素鋼

ZG200、ZG250、WCA、WCB、WCC

C

≤16.0

≤425

水、蒸汽、油類等
氨、氮氫氣等

A3、10、20、25、35

≤32.0

≤200

鉻鉬合金鋼

12CrMo、WC6
15CrMo
ZG20CrMo

I

P5410

540

蒸汽類

Cr5Mo
ZGCr5Mo

≤16.0

≤550

油類

鉻鉬釩合金鋼

12Cr1MoV
15Cr1MoV
ZG12Cr1MoV
ZG15Cr1MoV
WC9

V

P5714

570

蒸汽類

鎳、鉻、鈦耐酸鋼

1Cr18Ni9Ti
ZG1Cr18Ni9Ti

P

≤6.3

≤200

硝酸等腐蝕介質

-100~-196

乙烯等低溫介質

≤600

高溫蒸汽、氣體等

鎳鉻鉬鈦耐酸鋼

1Cr18Ni12Mo2Ti
ZG1Cr18Ni12Mo2Ti

R

≤20.0

≤200

尿素、醋酸等

優質錳釩鋼

16Mn
15MnV

I

≤16.0

≤450

水、蒸汽、油品類

銅合金

HSi80-3

T

≤4.0

≤250

水、蒸汽、氣體類

 
 
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