閥門材料的材質(zhì)及溫度壓力等級(jí)
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閥門材料的材質(zhì)及溫度壓力等級(jí)
閥門通常由閥體、閥蓋、閥瓣（閘板）、閥座、閥桿、熱片、填料及驅(qū)動(dòng)件（手輪、齒輪箱或氣動(dòng)裝置、電動(dòng)裝置等）組成。
我們稱閥體、閥蓋的材料為殼體材料（也稱主體材料），閘板（閥瓣）、球體、閥座、閥桿、密封座常常稱謂內(nèi)件，此外還有緊固件等。按主體材料分類，人們常常把閥門分為：
1、非金屬材料閥門：如陶瓷閥門、玻璃閥門、塑料閥門。
2、金屬材料閥門：如銅合金閥門、鋁合金閥門、鉛合金閥門、鈦合金閥門、蒙乃爾閥門、鑄鐵閥門、碳鋼閥門、合金鋼閥門等。
3、金屬閥體襯旦閥門：如襯鉛閥門、襯塑閥門、襯搪瓷閥門。
我們將重點(diǎn)介紹金屬材料閥門中的碳鋼閥門和合金鋼閥門。
一、閥門主體材料
1、閥門材料溫度壓力等級(jí)
ASTM A216 WCB 工作壓力（psi） 1psi=0.006895MPa
溫度℉ | 150LB | 300LB | 600LB | 900LB | 1500LB | 2500LB |
-20～100 | 285 | 740 | 1480 | 2220 | 3705 | 6170 |
200 | 260 | 675 | 1350 | 2025 | 3375 | 5625 |
300 | 230 | 655 | 1315 | 1970 | 3280 | 5470 |
400 | 200 | 635 | 1270 | 1900 | 3170 | 5280 |
500 | 170 | 600 | 1200 | 1795 | 2995 | 4990 |
600 | 140 | 550 | 1095 | 1640 | 2735 | 4560 |
650 | 125 | 535 | 1075 | 1610 | 2685 | 4475 |
700 | 110 | 535 | 1065 | 1600 | 2665 | 4440 |
750 | 95 | 505 | 1010 | 1510 | 2520 | 4200 |
800 | 80 | 410 | 825 | 1235 | 2060 | 3430 |
850 | 65 | 270 | 535 | 905 | 1340 | 2230 |
閥門的試驗(yàn)壓力：根據(jù)ASME B16.34規(guī)定，殼體強(qiáng)度試驗(yàn)壓力按1.5倍的工作壓力并圓整到下一個(gè)25PSI，水密封試驗(yàn)壓力按1.1倍的工作壓力，氣密封試驗(yàn)壓力按0.6Mpa
2、閥門常用ASTM主體材料
ASTM鑄件 | ASTM鍛件 | 對(duì)應(yīng)中國牌號(hào) | 適用溫度范圍℃ | 適用介質(zhì) |
碳鋼 | ||||
A216 WCB | A105 | 20 | -29～427 | 水、液化氣體、蒸汽、油品、天然氣 |
低溫碳鋼 | ||||
A352 LCB | A350 LF2 | 16Mn | -46～343 | 低溫介質(zhì) |
A352 LCC | A350 LF2 | 16Mn | -46～343 | 低溫介質(zhì) |
高溫合金鋼 | ||||
A217 WC1 | A182 F1 | -29～468 | 高溫介質(zhì) | |
A217 WC6 | A182 F11 | 15CrMo | -29～593 | 高溫介質(zhì) |
A217 WC9 | A182 F22 | 10Cr2Mo1 | -29～593 | 高溫介質(zhì) |
A217 C5 | A182 F5 | 1Cr5Mo | -29～593 | 腐蝕性高溫介質(zhì) |
A217 C12 | A182 F9 | -29～593 | 高硫氧化性介質(zhì) | |
馬氏體不銹鋼 | ||||
A217 CA15 | A182 F6a | 1Cr13 | -29～371 | 450℃以上強(qiáng)度比304低 |
奧氏體不銹鋼（C≤0.08） | ||||
A351 CF8 | A182 F304 | 0Cr18Ni9 | -196～537 | 腐蝕性介質(zhì) |
A351 CF8M | A182 F316 | 0Cr18Ni12Mo2Ti | -196～537 | 腐蝕性介質(zhì) |
超低碳奧氏體不銹鋼（C≤0.03） | ||||
A351 CF3 | A182 F304L | 00Cr18Ni10 | -196～427 | 腐蝕性介質(zhì) |
A351 CF3M | A182 F316L | 00Cr18Ni14Mo2 | -196～454 | 腐蝕性介質(zhì) |
特殊合金 | ||||
A351 CN7M | UNS N08020 (ALLOY 20) | -29～149 | 氧化性介質(zhì)和各種濃度的硫酸 | |
蒙乃爾合金M-30C | UNS N04400 MONEL 400 | -29～482 | 氫氟酸，海水 | |
哈氏合金H.B H.C | H.B耐鹽酸，稀硫酸，磷酸、甲酸，醋酸 H.C耐硝酸，硝酸和硫酸的混酸 | |||
INCONEL合金 | 熱堿液和堿性硫化物 | |||
二、閥門內(nèi)件材料
1、閥門內(nèi)件（Trim）：閥瓣密封面、閥座密封面、閥桿（銷軸）、上密封座及與介質(zhì)接觸的小零件。
常用內(nèi)件材料列表
內(nèi)件號(hào) | 閥瓣密封面 | 閥座密封面 | 閥桿 | 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 |
2、閥門常用內(nèi)件材料及使用溫度
內(nèi)件材料 | 使用溫度℃ | 內(nèi)件材料 | 使用溫度 |
304、316 | -268～316 | 17-4PH | -40～427 |
青銅 | -273～232 | 鈷基合金（STELLITE 6） | -273～816 |
因科鎳合金（INCONEL） | -240～649 | 化學(xué)鍍鎳（ENP） | -268～427 |
蒙乃爾合金MONEL | -240～-482 | 鍍鉻 | -273～316 |
哈氏合金H.B | -198～371 | 丁晴橡膠（NBR） | -40～93 |
哈氏合金H.C | -198～538 | 氟橡膠（VITON ） | -23～204 |
鈦合金 | -29～316 | 聚四氟乙烯（PTFE） | -268～232 |
鎳基合金 | -198～316 | 尼龍（NYLON） | -73～93 |
20號(hào)合金（ALLOY 20） | -46～316 | 聚乙烯 | -73～93 |
416型不銹鋼40RC | -29～427 | 氯丁橡膠 | -40～82 |
440型不銹鋼60RC | -29～427 |
3、閥門常用密封面材料及適用介質(zhì)
密封面材料 | 使用溫度℃ | 硬度（HRC） | 適用介質(zhì) |
青銅 | -273～232 | 水、海水、空氣、氧氣、飽和蒸汽 | |
304、316、304L、316L | -268～316 | 14 | 蒸汽、水、油品、氣體、液化氣體、輕微腐蝕且無沖蝕的介質(zhì) |
17-4PH | -40～400 | 40～45 | 輕微腐蝕且有沖蝕的介質(zhì) |
CR13 | -101～400 | 37～42 | 輕微腐蝕且有沖蝕的介質(zhì) |
鈷基合金（STELLITE 6） | -268～650 | 40～45常溫 38（600℃ | 具有沖蝕和腐蝕性介質(zhì) |
蒙乃爾合金 K S | -240～482 | 27～35 30～38 | 堿、鹽、食品、不含空氣的酸溶劑 |
哈氏合金H.B H.C | 371 538 | 14 23 | 腐蝕性礦酸、硫酸、磷酸、濕鹽酸氣、無氯酸溶液、強(qiáng)氧化性介質(zhì) |
20號(hào)合金 | -45.6～316 -253～427 | 氧化性介質(zhì)和各種濃度的硫酸 |
三、螺栓、螺母材料
常用螺栓螺母材料
ASTM螺栓/螺母材料 | 適用的主體材料 |
A193 B7/A194 2H | WCB |
A193 B7M/A194 2HM | NACE閥門 WCB |
A193 B8/A194 8 | 不銹鋼閥門 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A193 B8M/A194 8M | 不銹鋼閥門 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A320 L7/A194 4 | 低溫閥門 LCB LCC |
A320 L7M/A194 7M | 低溫閥門 LCB LCC |
A193 B16/A194 4 | 高溫閥門 WC6 WC9 C5 C12 |
A193 B8A CLASS 1A/A194 8A | NACE閥門 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A193 B8MA CLASS 1A/A194 8MA | NACE閥門 CF8 CF8M CF3 CF3M |
四、閥門密封件
1、填料
閥門用填料一般常用石墨和PTFE填料
石墨填料可分為編織填料和成型填料
成型石墨圈-250～650℃
夾不銹鋼絲編織柔性石墨-250～650℃
四氟乙烯浸石墨-200～280℃
低泄漏石墨組合填料-250～650℃
PTFE -200～200℃
2、中腔墊片
PTFE板
石墨板
強(qiáng)力石墨墊
含石墨不銹鋼纏繞墊
含PTFE不銹鋼纏繞墊
RTJ金屬墊
壓力密封金屬密封環(huán)
3、O形圈
NBR ：-30～121℃
EPDM：-45～120℃
VITON A：-30～204℃
VITON B：-30～204℃
VITON AED（anti explosion decompression）：-30～204℃高壓,小分子如：CO2
HNBR（HSN）：-30～180℃
4、軟密封閥座
PTFE：-200～200℃
PCTFE：-250～150℃
NYLON 1010：～120℃
NYLON PA12：-50～120℃
DEVLON V： -100～150℃
PEEK ：-100～260℃
對(duì)位聚苯(聚苯撐)(Polyphenylene) ～400℃
5、軟密封材料使用介質(zhì)及溫度
NBR | CR | NR | EPDM | CSM HYPALON | HNBR | FKM | PTFE | ||
Air or oxygen空氣或氧氣 | 2 | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Water up to 80℃ | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
Water above 80℃ | 3 | 3 | 4 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | |
Dilute acids稀酸 | 3 | 3 | 3 | 2 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Dilute alkalis稀堿 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
Lower alcohols低濃度酒精 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 4 | 1 | |
Aldehydes乙醛 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 | 2 | 4 | 1 | |
Amines胺 | 4 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 4 | 1 | |
Chlorinated solvents 氯化物溶劑 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Ethers乙醚 | 4 | 4 | 4 | 3 | 4 | 4 | 3 | 1 | |
Ketones酮 | 4 | 4 | 4 | 1 | 4 | 4 | 4 | 1 | |
Hydrocarbons-aliphatic脂肪烴 | 1 | 2 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Hydrocarbons-aromatic 芳香烴 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 | 1 | 1 | |
Leaded petrol (gasoline) 含鉛汽油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Kerosene煤油 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Animals oils and fats 動(dòng)物油 | 1 | 2 | 4 | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 | |
Fuel oils and diesel oils 燃料油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | |
Lubricating oils-mineral 礦物潤滑油 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Lubricating oils-synthetic 合成潤滑油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 1 | 2 | 1 | |
Silicone oils and grease硅脂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
Vegetable oils植物油 | 1 | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Hydraulic fluids-mineral based礦物基水性流體 | 1 | 3 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Chlorinated 氯化物 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | |
Oil in water emulsions 水乳液油 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Water in oil emulsions 油乳水液 | 3 | 4 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | |
Water-glycol based 乙二醇水液 | 1 | 3 | 3 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
Phosphate esters-aliphatic磷酸脂 | 4 | 4 | 4 | 1 | 4 | 1 | 3 | 1 | |
Phosphate esters-aromatic芳香磷酸脂 | 4 | 4 | 4 | 2 | 4 | 4 | 1 | 1 | |
最低溫度（℃） | -30a | -40 | -50 | -45 | -30 | -30 a | -15 | -200 | |
最高持續(xù)溫度（℃） | 120 | 120 | 100 | 120 | 120 | 180 | 200 | 250 | |
最高瞬時(shí)溫度（℃） | 150 | 150 | 120 | 150 | 150 | 200 | 230 | ||
硬度（IRHD） | 40-90 | 40-90 | 40-85 | 50-90 | 65-80 | 50-90 | 50-98 |
五、蝶閥材料及允許壓力
1、灰鑄鐵（ASTM A216-B）
125LB 2～12”法蘭允許工作壓力200psi（1.4Mpa）最高不超過1.6Mpa；
14～48” 法蘭允許工作壓力150psi（1.0Mpa）;
PTFE閥座允許工作壓力125psi（0.86Mpa）
2、球墨鑄鐵
150LB 法蘭最高許用壓力250psi
六、NACE閥門材料
常用主體材料：碳鋼、不銹鋼
常用內(nèi)件材料：CR13、304、316
材料硬度≤22HRC
對(duì)于CR13熱處理淬火+二次回火≤22HRC
17-4PH固溶淬火，二次時(shí)效≤33HRC
焊接所有母材、熱影響區(qū)、焊縫硬度≤22HRC
焊條含鎳<0.1%
A105硬度≤187HB
七、低溫-46℃用材料
主體材料：LCB、LCC、LF2
內(nèi)件材料：304、316（F6a不常用，低于-29℃應(yīng)做沖擊試驗(yàn)）
八、低溫-196℃用材料
主體材料：CF8、CF8M、304、316
內(nèi)件材料：304、316
密封面：雙面鈷基防止擦傷
九、高溫閥用材料
主體材料：WC6、WC9、C5、C12
內(nèi)件材料：1Cr13（在454℃以上的許用應(yīng)力不如F304、F316）、ASTM A638 660（0Cr15Ni25Ti2MoAlVB）、20Cr1Mo1V1A
常用密封面材料：雙面鈷基防止擦傷
十、不銹鋼材料性能對(duì)比
材料 | 性能對(duì)比 |
316/316L | 含Mo提高了耐氯化物和鹵化物腐蝕性，它提供了優(yōu)秀的高溫拉伸、蠕變、應(yīng)力斷裂強(qiáng)度。 比304更耐大氣和中等環(huán)境腐蝕，耐1～5%稀硫酸到48℃，對(duì)某些氧化性酸316的耐腐蝕性不如304。 當(dāng)溫度在427～817℃之間時(shí)易于碳化物沉淀，因而在焊接條件下易于晶間腐蝕，在焊后退火將恢復(fù)316原有的耐腐蝕性能。 316L的一般耐腐蝕性能和其他性能和316非常相似，但它在焊接條件或短期427～817℃下免于晶間腐蝕，推薦在焊接情況下碳化物不可避免析出，焊后不必退火。長期暴露于上述溫度范圍可以使材料變脆使它易于晶間腐蝕。 最大持續(xù)服務(wù)溫度899℃，間歇溫度817℃。 抗氯化物應(yīng)力腐蝕。 在退火狀態(tài)下不硬化、非磁性，在冷作硬化下輕微磁性。 更好的耐氯化物腐蝕。 應(yīng)用范圍：核能、化工、橡膠、塑料、造紙、制藥、紡織；熱交換器、冷凝器、蒸化器。 |
347/347H | 含Cb，推薦用于不能足夠退火的焊接，也可用于短暫溫度沖擊從427～871℃，由于Cb的添加產(chǎn)生了穩(wěn)定化的不銹鋼消除了碳化物的沉淀造成的晶間腐蝕。 比321具有更高的耐腐蝕性，減少形成持續(xù)網(wǎng)狀晶界的碳化鉻的趨勢(shì)，比304/304L有更好的高溫性能，通?？捎糜诙虝杭訜岬?/span>817℃，可持續(xù)在899℃下使用。 347H含有更高的碳（0.04～0.10%）具有更好的高溫蠕變性能，改善的耐晶間腐蝕性能。 用于高溫化學(xué)工藝熱交換管，煉油，高溫蒸汽。 |
321/321H | 是304的含Ti改進(jìn)型，在熱的碳化沉淀物晶間腐蝕不起作用，Ti的添加消除了晶界碳化鉻的形成。比304/304L有更好的高溫性能，通常可用于短暫加熱到817℃，可持續(xù)在899℃下使用。易于被氯離子應(yīng)力腐蝕。 優(yōu)秀的現(xiàn)場焊接性能，321H有更高的碳（0.04～0.10%）具有更好的高溫蠕變性能。 用于高溫化學(xué)工藝熱交換管，煉油，高溫蒸汽。 |
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