资源描述
阀门材料基本知识培训
阀门通常由阀体、阀盖、阀瓣(闸板)、阀座、阀杆、热片、填料及驱动件(手轮、齿轮箱或气动、电动装置等)组成。
我们称阀体、阀盖的材料为壳体材料(也称主体材料),闸板(阀瓣)、球体、阀座、阀杆、密封座常常称谓内件,此外还有紧固件等。
按主体材料分类,人们常常把阀门分为:
1. 非金属材料阀门:如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。
2. 金属材料阀门:如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、合金钢阀门等。
3. 金属阀体衬旦阀门:如衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。
我们将重点介绍金属材料阀门中的碳钢阀门和合金钢阀门。
主体材料
国产材料
名称
铸件
锻件
说明
牌号
使用温度(℃)
牌号
使用温度(℃)
灰铸铁
HT200 HT250
-15~200
—
—
用于PN≤1.6MPa 的低压阀门;介质为水、海水、煤气、氨
黑心可锻铸铁
KTH300—06
KTH350—10
-15~250
—
—
用于PN≤2.5MPa 的中低压阀门;介质为水、海水、煤气、氨
球墨铸铁
QT400—18
QT500—7
QT900—2
-30~350
—
—
用于PN≤4.0MPa 的中低压阀门; 适用介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品
碳素钢
WCB
-29~425
20、25, 16Mn、30Mn
-29~425
用于中高压阀门,16Mn、30Mn常用来代ASME A105
低温碳钢
LCB
-46~345
—
—
用于低温阀
合金钢
WC6
WC9
-29~595
-29~595
15CrMo
25Cr2MoV
-29~595
-29~595
用于非腐蚀性介质的高温高压阀
C5
C12
-2~650
1Cr5Mo
-29~650
用于腐蚀性介质的高温高压阀
奥氏体不锈钢
ZG00Cr18Ni1
ZG0Cr18Ni9
ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
ZG1Cr17Mn9Ni14Mo3Cu2N
ZG1Cr18Mn13Mo2CuN
-196~600
00Cr18Ni10
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9
0Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti
00Cr17Ni14Mo2
0Cr18Ni12Mo2Ti
-196~600
用于腐蚀性介质
CF8
CF8M
CF3
CF3M
CF8C
CN7M
—
304
316
304L
316L
321
B462
蒙乃尔合金
—
—
(NCu28—2.5—1.5)
-29~450
主要用于含氢氟介质
铸铜合金
ZCuSn5Pb5Zn5
5-5-5锡青铜
ZCuSn10Zn2
10-2锡青铜
ZCuAI9Mn3
9-2锡青铜
ZCuAl10Fe3
9-3锡青铜
-273~200
—
—
主要用于氧气管路和海水管路
钛合金
适用各种强腐蚀性介质
塑料、陶瓷
属非金属材料,其最大特点是耐腐蚀性强,甚至有金属材料所不具备的特点,适用于压力PN≤1.6Mpa,工作温度≤60°C的腐蚀性介质,无毒塑料可用于给水工业。
常用ASTM材料
ASTM铸件
ASTM锻件
对应中国牌号
适用温度范围°C
适用介质
碳钢
A216 WCB
A105
20
-29~427
水、液化气体、蒸汽、油品、天然气
低温碳钢
A352 LCB
A350 LF2
16Mn
-46~343
低温介质
A352 LCC
A350 LF2
16Mn
-46~343
低温介质
高温合金钢
A217 WC1
A182 F1
-29~468
高温介质
A217 WC6
A182 F11
15CrMo
-29~593
高温介质
A217 WC9
A182 F22
10Cr2Mo1
-29~593
高温介质
A217 C5
A182 F5
1Cr5Mo
-29~593
腐蚀性高温介质
A217 C12
A182 F9
-29~593
高硫氧化性介质
马氏体不锈钢
A217 CA15
A182 F6a
1Cr13
奥氏体不锈钢(C≤0.08)
A351 CF8
A182 F304
0Cr18Ni9
-196~537
腐蚀性介质
A351 CF8M
A182 F316
0Cr18Ni12Mo2Ti
-196~537
腐蚀性介质
超低碳奥氏体不锈钢(C≤0.03)
A351 CF3
A182 F304L
00Cr18Ni10
-196~427
腐蚀性介质
A351 CF3M
A182 F316L
00Cr18Ni14Mo2
-196~454
腐蚀性介质
特殊合金
A351 CN7M
UNS N08020
(ALLOY 20)
-29~149
氧化性介质和各种浓度的硫酸
蒙乃尔合金M-30C
UNS N04400
MONEL 400
-29~482
氢氟酸,海水
哈氏合金H.B H.C
稀硫酸等的强腐蚀性介质
美国ASTM材料
ANSI B16.34
材料分类号
标准钢号
锻件
铸件
说明
代号
使用温度(℃)
代号
使用温度(℃)
1.1
碳钢
A105
-29~425
A216—WCB
-29~425
1. A105、WCB、WCC、长时期处在425℃以上高温时,碳钢的碳化相可能变成石墨相
2. F1、WC1长时期处在470℃以上高温时,碳钼钢的碳化物相可能变成石墨相
3. WC1、WC4、WC5、WC6、WC9、C5、C12仅用于正火和回火材料
4. CF8使用温度或焊接温度超过260℃,不得采用含铅牌号的材料
5. F304、F316、CF8M、F321、F347、CF8C、F348、CH8、CH20、F310、CK20如果含碳量超过或等于0.04%,温度超过540℃才使用
1.2
碳钢
—
—
A216—WCC
-29~425
2-1/2Ni
—
—
A352—LC2
-29~345
3-1/2Ni
A350—LF3
-29~370
A352—LC3
-29~345
1.3
碳钢
—
—
A352—LCB
-46~345
1.4
碳钢
A350—LF1
-29~345
—
—
1.5
C-1/2Mo
A182—F1
-29~455
A217—WC1
-29~455
—
—
A352—LC1
-59~345
1.7
1/2Cr—1/2Mo
A182—F2
-29~540
—
—
Ni—Cr-1/2Mo
—
—
A217—WC4
-29~540
Ni—Cr-1Mo
—
—
A217—WC5
-29~565
1.9
1Cr—1/2Mo
A182—F12
-29~595
—
—
1-1/4Cr—1/2Mo
A182—F11
-29~595
A217~WC6
-29~595
1.10
2-1/4Cr—1Mo
A182—F22
-29~595
A217~WC9
-29~595
1.11
3Cr—Mo
A182—F21
-29~595
—
—
1.13
5Cr—1/2Mo
A182—F5a
-29~650
~540
—
—
A182—F5
-29~650
~540
—
-29~650
1.14
9Cr—1Mo
A182—F9
-29~650
~540
A217~C12
—
2.1
18Cr—8Ni
A182—F304
-254~800
~540
—
—
A182—F304H
-254~800
~540
—
-254~425
A351~CF3
-254~800
A351~CF8
(续)
ANSI B16.34
材料分类号
标准钢号
锻件
铸件
说明
代号
使用温度(℃)
代号
使用温度(℃)
2.2
16Cr-12Ni-2Mo
A182-F316
-254~800
~540
—
—
6. F310工作温度565℃或大于上述温度者,必须保证晶粒不低于ASTMNo.6的规定
7. B462B160-No2200仅用退火的材料
8. CN-7M仅用固溶处理的材料
A182-F316H
-254~800
~540
—
—
18Cr-13Ni-3Mo
—
—
A351-CF3A
-254~345
—
—
A351-CF8A
-254~345
18Cr-9Ni-2Mo
—
—
A351-CF3M
-254~455
—
—
A351-CF8M
-254~800
~540
2.3
18Cr-8Ni
A182-F304L
-254~425
—
—
18Cr-12Ni-2Mo
A182-F316L
-254~450
—
—
2.4
18Cr-10Ni-Ti
A182-F321
-254~540
—
—
A182-F321H
-254~800
~540
—
—
2.5
18Cr-10Ni-Nb
A182-F347
-254~540
—
—
A182-F347H
-254~450
—
—
A182-F348
-254~540
—
—
A182-F348H
-254~450
—
—
2.6
20Cr-12Ni
—
—
A351-CH8
-29~800
~540
—
—
A351-CH20
-29~800
~540
2.7
25Cr-20Ni
A182-F310
—
A351-CK20
-29~800
~540
3.1
Cr-Ni-Fe-Mo
B462
-29~450
A351-CN-7M
-29~450
3.2
镍合金200
B160-No2200
-29~450
—
—
1. A105、WCB、WCC、长时期处在425℃以上高温时,碳钢的碳化相可能变成石墨相
2. F1、WC1长时期处在470℃以上高温时,碳钼钢的碳化物相可能变成石墨相
3. WC1、WC4、WC5、WC6、WC9、C5、C12仅用于正火和回火材料
4. CF8使用温度或焊接温度超过260℃,不得采用含铅牌号的材料
4. F304、F316、CF8M、F321、F347、CF8C、F348、CH8、CH20、F310、CK20如果含碳量超过或等于0.04%,温度超过540℃才使用
6. F310工作温度565℃或大于上述温度者,必须保证晶粒不低于ASTMNo.6的规定
7. B462B160-No2200仅用退火的材料
8. CN-7M仅用固溶处理的材料
内件材料
内件(Trim):阀瓣密封面、阀座密封面、阀杆(销轴)、上密封座及与介质接触的小零件。
常用内件材料列表
内件号
阀瓣密封面
阀座密封面
阀杆
上密封座
1
ER410
ER410
1Cr13
2Cr13
8
ER410
EDCoCr-A
1Cr13
2Cr13
5
EDCoCr-A
EDCoCr-A
1Cr13
2Cr13
2
304
304
F304
F304
15
EDCoCr-A
EDCoCr-A
F304
F304
10
316
316
F316
F316
12
316
EDCoCr-A
F316
F316
16
EDCoCr-A
EDCoCr-A
F316
F316
9
MONEL
MONEL
MONEL K500
MONEL 400
20
HSCuZn-3
HSCuZn-3
HPb59-1
HPb59-1
阀门常用内件材料及使用温度
内件材料
使用温度°C
内件材料
使用温度
304、316
-268~316
17-4PH
-40~427
青铜
-273~232
钴基合金(STELLITE 6)
-273~816
因科镍合金(INCONEL)
-240~649
化学镀镍(ENP)
-268~427
蒙乃尔合金
MONEL
-240~-482
镀铬
-273~316
哈氏合金H.B
-198~371
丁晴橡胶(NBR)
-40~93
哈氏合金H.C
-198~538
氟橡胶(VITON )
-23~204
钛合金
-29~316
聚四氟乙烯(PTFE)
-268~232
镍基合金
-198~316
尼龙(NYLON)
-73~93
20号合金(ALLOY 20)
-46~316
聚乙烯
-73~93
416型不锈钢40RC
-29~427
氯丁橡胶
-40~82
440型不锈钢60RC
-29~427
对奥氏体内件,上密封面既可堆焊成分与内件材料相同的材料,也可堆焊硬质合金;对硬表面(HF)内件,上密封面可以改用堆焊硬高材料。
④阀体和阀瓣密封面最小硬度为250HB,这时,二者的硬度至少应为50HB。
⑤阀件和楔式密封面之间的硬度差没有要求。
⑥阀件和楔式密封面之间的硬度应按各制造厂标准。
阀门常用密封面材料及适用介质
密封面材料
使用温度°C
硬度(HRC)
适用介质
青铜
-273~232
水、海水、空气、氧气、饱和蒸汽
304、316、304L、316L
-268~316
14
蒸汽、水、油品、气体、液化气体、轻微腐蚀且无冲蚀的介质
17-4PH
-40~400
40~45
轻微腐蚀且有冲蚀的介质
CR13
-101~400
37~42
轻微腐蚀且有冲蚀的介质
钴基合金(STELLITE 6)
-268~650
40~45常温
38(600°C
具有冲蚀和腐蚀性介质
蒙乃尔合金 K
S
-240~482
27~35
30~38
碱、盐、食品、不含空气的酸溶剂
哈氏合金H.B
H.C
371
538
14
23
腐蚀性矿酸、硫酸、磷酸、湿盐酸气、无氯酸溶液、强氧化性介质
20号合金
-45.6~316
-253~427
氧化性介质和各种浓度的硫酸
耐磨损、耐擦伤性能
304不锈钢
316不锈钢
青铜
因科镍尔
蒙乃尔
哈氏合金B
哈氏合金C
钛
75
A
镍
20号合金
416型(硬)
440型(硬)
17-4PH
6号合
金(Co-Cr)
化学镀镍
镀铬
铝 青铜
304SS
√
√
√
√
√
√
√
√
√
310SS
√
√
√
√
√
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√
青铜
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*
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因科镍尔
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蒙乃尔
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哈氏合金B
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哈氏合金C
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*
钛75A
*
镍
*
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√
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*
√
√
*
20号合金
*
√
√
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√
*
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416型(硬)
√
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440型(硬)
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17-4PH
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*
6号合金(Co-Cr)
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化学镀镍
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镀铬
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铝青铜
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注:*—满意;√—尚好;无记号表示不良
螺栓、螺母材料
常用螺栓螺母材料
ASTM螺栓/螺母材料
适用的主体材料
A193 B7/A194 2H
WCB
A193 B7M/A194 2HM
NACE阀门 WCB
A193 B8/A194 8
不锈钢阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M
A193 B8A/A194 8A
不锈钢NACE阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M
A320 L7/A194 4
低温阀门 LCB LCC
A320 L7M/A194 7M
低温阀门 LCB LCC
A193 B16/A194 4
高温阀门 WC6 WC9 C5 C12
国内钢制阀门常用:
碳钢阀:35CrMoA(螺柱) 45(螺母)
不锈钢阀1Cr17Ni2(螺柱) 1Cr18Ni9Ti
密封件
a) 填料
填料材料有:成型石墨圈、夹不锈钢丝编织柔性石墨、PTFE
b) 中腔垫片
中腔垫片材料有:强力石墨垫、含石墨不锈钢缠绕垫、含PTFE不锈钢缠绕垫、软钢、金属垫
8 of 8
3、常用法兰垫片
(1) 石棉橡胶垫片 适用于光滑式法兰密封面、凹凸式法兰密封面和榫槽式法兰密封面、优点是耐蚀性和热稳定性较好,塑性好,用较小压紧力可保证密封。缺点是强度较低,易粘在法兰密封面上。石棉橡胶垫片有万能石棉板、防蚀石棉板,一般用石棉板、耐酸石棉板、耐油石棉板、夹金属丝石棉板等多种材料。适用于较高温的中压阀门。
(2) 聚四氟乙烯垫片 一般用于榫槽式密封面。主要有聚四氟乙烯和夹玻璃纤维聚四氟乙烯两种材料。适用于较低温度各种压力的强腐蚀性介质。
(3) 缠绕式垫片 由波形金属带和密封材料带混合缠绕而成。有钢带—石棉、钢带—聚四氟乙烯、钢带—柔性石墨等多种。一般用于凹凸式法兰密封面。适用于较高温度的中压阀门。
金属缠绕垫片的材料见表3-30
表3-30金属缠绕垫片材料
阀门主体材料
垫片材料
内环
金属带
填充带材料
碳钢
304、蒙乃尔合金
304或蒙乃尔合金
石棉纸
Cr-Mo合金钢
304
304
膨胀石墨带
18-8不锈钢
304、304L、316、
316L、321
304、304L、316、316L、321
PTFE
(4) 金属色石墨垫片 由薄金属包覆环形石棉垫片而成。一般用在凹凸式法兰密封面。适用于较高温度和压力的阀门。
(5) 金属垫片 主要有三种形式:a.八角形和椭圆形垫—适用于梯形槽式法兰密封面。b.齿形垫—是在金属平垫片密封面上加工出锥齿形波纹。适用于凹凸式法兰密封面。c.透镜垫—适用于透镜式法兰密封面。金属垫片有纯铁、极软钢、不锈钢、铝等多种材料。 金属垫片密封面的加工精度和表面粗糙度要求很高,螺栓压紧力很大,适用于高温高压阀门。
金属垫片的材料见表3-31
c) O形圈
NBR VITON BUNA-N HSN
d) 软密封阀座
PTFE NYLON1010 PEEK NYLON 12 对位聚苯(PARYLENE)
6
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