最專業(yè)的閥門產(chǎn)品材質(zhì)選型及介紹

1、目錄序第一篇通用閥門材料前言第一章鋼制閥門主體和內(nèi)件材料第一節(jié)鋼制閥門的主體材料第二節(jié)鋼制閥門的內(nèi)件材料第三節(jié)焊接材料第四節(jié)墊片第五節(jié)填料第六節(jié)緊固件第二章鑄鐵閥門和銅合金閥門第一節(jié)鑄鐵閥門的主體材料第二節(jié)鑄鐵閥門其它零件材料第三節(jié)銅合金閥門主要零件材料第一篇通用閥門材料前言閥門是管路附件中十分重要的裝置,根據(jù)不同的閥門類型和結(jié)構(gòu),它的功能是接通或截斷流體通路、改變流體方向、調(diào)節(jié)流體的流量和壓力、阻止流體倒流以及釋放過剩壓力等。為了保證閥門能有效的實現(xiàn)這些功能,必須滿足許多條件。例如選擇合適的閥門類型、結(jié)構(gòu)、材料等。其中材料的選擇是保證閥門使用功能的關(guān)鍵因素之一。由于各工業(yè)領(lǐng)域的特性不同,至使

2、流體的溫度、壓力、物理化學(xué)性質(zhì)等均有各自的特點,從而使閥門材料的選擇十分復(fù)雜?？晒┲圃扉y門零件的材料,包括各種鑄鐵、鋼材、有色金屬及其合金,各種非金屬材料等等。為了減少供應(yīng)和儲備上的困難,在一定范圍內(nèi)使用的通用閥門材料已有了標準化的規(guī)定。例如JB/T 5300通用閥門材料、SH 3064石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收中對通用閥門的主要零件應(yīng)選用何種牌號材料作了具體規(guī)定,某些產(chǎn)品標準中根據(jù)產(chǎn)品的適用條件對一些閥門零件應(yīng)選用何種類型的材料作了原則的規(guī)定。但是工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域其工況條件、介質(zhì)特性十分復(fù)雜,對于特殊工況條件,閥門材料的選擇還必須與用戶的使用經(jīng)驗相結(jié)合或通過試驗、驗證,確定合適的

3、材料。由于各工業(yè)領(lǐng)域的特殊性以及考慮流體的溫度、壓力、特性、腐蝕以及材料的資源、制造的工藝性等情況,所以材料的選擇原則總的有三個方面,即:滿足使用功能的要求,有良好的工藝性(冷、熱加工性能,有良好的經(jīng)濟性。經(jīng)濟性即是要用盡可能低的成本制造出符合閥門功能的產(chǎn)品。以上三個原則中滿足使用功能要求是主要的,也就是說工藝性和經(jīng)濟性要服從使用功能的要求,在保證使用功能的前題下力求有良好的工藝性和經(jīng)濟性。十全十美的材料是沒有的。因此,選擇材料要根據(jù)具體情況綜合考慮,解決主要矛盾。第一章鋼制閥門主體和內(nèi)件材料閥門的主體是指承受介質(zhì)壓力的閥體、閥蓋(或端蓋、閘板(或閥瓣。其中,閥體和閥蓋(端蓋是承受介質(zhì)壓力的承

4、壓件,閘板(閥瓣是控制介質(zhì)流動的控壓件。內(nèi)件是指接觸介質(zhì)的閥桿和閘板(閥瓣、閥座兩者的密封面。承壓件的定義是:一旦它們失效,其所包容的介質(zhì)會釋放到大氣中的零件。因此,所用的材料必 注:(1表1中WCA、WCB、WCC是按美國標準表示的牌號,ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631鑄鋼牌號表示方法分別對應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美國金屬與合金統(tǒng)一系統(tǒng)編號方法,分別對應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號。(2表1中最常用的是WCB鋼,其標準含碳量0.30%,但為了獲得優(yōu)良的焊接性能和力

5、學(xué)性能,其含碳量應(yīng)控制在0.25%左右。(3殘留元素Cr、Ni、Mo、V、Cu也是必須控制并達標,其殘留元素總量應(yīng)1%,但有碳當量(CE要求時此條不適用。(4當閥門的連接端為焊連接時必須控制碳總量。ASTM A 216補充要求中規(guī)定了使用于不同場合的碳素鋼鑄件碳當量的要求。但不同的產(chǎn)品標準根據(jù)其工況條件,對碳當量的要求也不同,如API 6D則要求爐前分析CE0.43,成品分析CE0.45。同樣為了保證焊接性能API 6D對焊接端的碳素鋼鑄件含碳量也作了規(guī)定,爐前分析CE0.23%,成品分析CE0.25%,硫磷含量0.035。碳當量CE=C%+Mn%/6+(Cr+Mo+V%/5+(Ni+Cu%/

6、15。(5ASTM A 105并不是我國的25號鋼或25Mn鋼,雖然其主要化學(xué)成分相當于我國的25Mn鋼,但ASTM A 105對雜質(zhì)元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的關(guān)系和材料的熱處理都有控制要求。(6鍛鋼閥門是否需要進行材料的力學(xué)性能檢測是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求決定的,對于低碳鋼只要化學(xué)成分合格,正火的熱處理工藝正確,其力學(xué)性能就是一定的,不像中碳鋼和高碳鋼可以按淬火后的不同回火溫度得到不同的力學(xué)性能。對于鍛造高壓閥門如PN16.0MPa、PN32.0MPa或更高壓力的鍛鋼閥由設(shè)計決定采用的材料應(yīng)達到的力學(xué)性能。根據(jù)所要求的力學(xué)性能確定回火溫度以達到材料的性能符合設(shè)計要

7、求。2、不銹鋼2.1奧氏體不銹鋼閥門中常用的不銹鋼是奧氏體不銹鋼,適用溫度范圍很廣,低溫可用于-296(液氦,高溫可達到816,常用的溫度范圍為-196(液氮至700。奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、高溫抗氧化性和耐低溫性能。因此,奧氏體不銹鋼廣泛用于制作耐腐蝕閥門、高溫閥門和低溫閥門。奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性是相對的,不是什么樣的腐蝕介質(zhì)它都能承受。金屬的腐蝕現(xiàn)象或所謂的耐腐蝕性是根據(jù)腐蝕性介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流速等環(huán)境條件,以及金屬本身的性質(zhì),即含有成分、加工性、熱處理等諸因素的差異而分別有不同的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速度。例如不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,可是因為腐蝕環(huán)境或使用條件的不同,

8、也可能發(fā)生意想不到的腐蝕破壞事故。因此,應(yīng)充分地了解腐蝕介質(zhì)和耐腐蝕材料,才能選擇合適的耐腐蝕材料。2.1.1金屬的腐蝕形態(tài)金屬的腐蝕形態(tài)可分為兩大類:均勻(全面腐蝕和局部腐蝕,均勻(全面腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。(1全面成膜腐蝕:腐蝕在金屬的全部或大部分面積上進行,而且生成保護膜,具有保護性。例如:碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快,當硫酸濃度大于50%時,腐蝕率達到最大值,此后濃度再繼續(xù)增大腐蝕率反而下降。這是由于濃硫酸的強氧化性,在鋼鐵的表面生成一層組織致密的鈍化膜,這種鈍化膜不溶于濃硫酸,從而起到了阻礙腐蝕作用。(2無膜腐蝕:無膜全面腐蝕很危險,因為它保持一定速度全面進行腐蝕。(3局部腐蝕

9、:局部腐蝕的形態(tài)有十三種,如縫隙腐蝕、脫層腐蝕、晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕等等。據(jù)調(diào)查,化工裝置中局部腐蝕約占70%。在諸多局部腐蝕的形態(tài)中與閥門制造有關(guān)且常見的是晶間腐蝕。一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示,但如何評價則有不同規(guī)定。按石油化工企業(yè)管道設(shè)計器材選用通則規(guī)定,介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率,管道金屬材料的耐腐蝕能力可分為下列四類:年腐蝕率不超過0.05mm的材料為充分耐腐蝕性材料;年腐蝕率在0.050.1mm的材料為耐腐蝕性材料;年腐蝕率在0.10.5mm的材料為尚耐腐蝕性材料;年腐蝕率超過0. 5mm的材料為不耐腐蝕性材料。腐蝕數(shù)據(jù)手冊對均勻(全面腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來評價,見表1-2。

10、產(chǎn)生貧鉻的原因:一是鋼水化學(xué)成分不合格,如碳高、鉻低或含鈦、鈮的不銹鋼中碳鈦比或碳鈮比不夠。二是熱處理工藝不正確或焊接或加工時加熱至碳化物析出溫度,而在900至400冷卻速度不夠快而析出碳化物造成貧鉻。2.1.2控制晶間腐蝕的方法控制奧氏體不銹鋼晶間腐蝕有三種方法:(1執(zhí)行正確的熱處理工藝,將鋼加熱至1100水淬(急冷使碳化物向固溶體中溶解。但是,不同牌號的奧氏體不銹鋼其淬火加熱溫度不完全都是1100,執(zhí)行中要按標準規(guī)定。(2加入固定碳的元素鈦或鈮;(3采用含碳量0.03%的超低碳不銹鋼。2.1.3晶間腐蝕檢驗晶間腐蝕檢驗的前題是試樣的化學(xué)成分合格并經(jīng)固溶處理。晶間腐蝕檢驗用的試片是80183

11、 (長寬厚,上下兩平面磨至Ra0.8的薄片,并分為敏化狀態(tài)試片和交貨產(chǎn)品狀態(tài)試片兩種。敏化試片:將試片在650下加熱,保溫2小時(壓力加工件或1小時(鑄件空冷。之所以在650加熱是因為奧氏體不銹鋼在500700碳化鉻最易沿晶界析出造成晶界貧鉻從而在產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)中發(fā)生晶間腐蝕。交貨產(chǎn)品試片:即試片經(jīng)固溶處理,實際上是和鑄件一同處理的試樣上取下來的試片。判別:試片在酸中浸泡后彎曲90(鑄件或180(鍛件若有裂紋則不合格。不合格時鑄件要重新處理,然后再作試驗,但固溶處理的次數(shù)不得超過兩次。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是很嚴重的,因此一定要按合同要求或按執(zhí)行的標準來生產(chǎn)不銹鋼閥門。常用奧氏體不銹鋼鑄件

12、、鍛件材料見表1-4。2.1.4奧氏體不銹鋼作高溫鋼用高溫是指溫度超過350以上,高溫用鋼是指在高溫下具有較高強度的鋼材。在石油化工裝置里,高溫并伴有腐蝕的場合就必須使用既耐高溫又耐腐蝕的材料。不銹鋼18Cr8Ni、25Cr20Ni的高溫強度高,特別是188Ti、188Nb等合金元素影響使耐高溫性能更為優(yōu)越。一般在沒有耐腐蝕性問題的場合,在規(guī)定范圍內(nèi),含碳量高的不銹鋼,其高溫強度也高。若在188鋼內(nèi)添加Mo、Nb、Ti 等元素可強化基體,Nb、Ti則形成碳化物,從而可改善高溫強度。具體何種牌號的不銹鋼其最高使用的溫度值,要查材料的溫壓表。2.2馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼是一種鉻不銹鋼,其金相組織

13、為馬氏體,可通過熱處理進行強化,具有良好的力學(xué)性能和高溫抗氧化性。該鋼種在大氣、水和弱腐蝕介質(zhì)如加鹽水溶液、稀硝酸及某些濃度不高的有機酸,在溫度不高的情況下均有良好的耐腐蝕性。但該鋼種不耐強酸如硫酸、鹽酸、濃硝酸等的腐蝕,常用于水、蒸汽、油品等弱腐蝕性介質(zhì)。由于鉻不銹鋼可通過熱處理強化,因此為了避免強度過高產(chǎn)生脆性,應(yīng)采用正確的熱處理工藝。如ASTM A 217 CA15規(guī)定其最低回火溫度為595。常用馬氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料見表1-5。2.3奧氏體鐵素體雙相不銹鋼雙相不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕破壞性好,適用于含氯離子環(huán)境的腐蝕,并具有較高的強度,常用于化肥、煉油、海上采油、海水淡化等工況條件。目前制

14、造閥門主體(承壓件的雙相不銹鋼材料大多采用美國材料,常用的奧氏體鐵素體雙相不銹鋼鑄件、鍛件材料見表1-6。3、鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼主要用在高溫、高壓的場合,要求鋼在高溫下具有較好的抗蠕變強度和抗高溫氧化性,適用溫度-29650,主要用于火力發(fā)電的高溫、高壓蒸汽,煉油企業(yè)的石油裂解、催化裂化、加氫等含有硫化物、氫腐蝕的石油介質(zhì)。例如催化系統(tǒng)采用5Cr0.5Mo鋼,加氫系統(tǒng)溫度較低的采用1.25Cr0.5Mo鋼,溫度較高的加氫裂化、加氫脫硫煤液化等裝置中采用2.25Cr1Mo 鋼。在CrMo鋼中需要說明的是ZG1Cr5Mo,過去稱鑄鋼鉻5鉬(ZGCr5Mo用該鋼制作的閥門習(xí)慣上都稱鉻5

15、鉬閥,可是鑄鋼鉻5鉬這個牌號在1999年以前即無國家標準也無專業(yè)標準,長期以來各制造廠均參照前蘇聯(lián)標準來制訂自己的工廠標準其牌號為ZGCr5Mo,其含碳量為0.150.25%,因此實際牌號應(yīng)定為ZG2Cr5Mo。中石化在制訂SH 3064-94石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收標準時參照JIS G 5151中的SCPH61、BS 3100中的B5、ASTM A 217中的C5及我國GB/T 1221中的1Cr5Mo的化學(xué)成分將這種材料定為ZG1Cr5Mo,但同樣只有牌號并無相關(guān)標準規(guī)定它的化學(xué)成分、力學(xué)性能、熱處理規(guī)范等。70年代末引進裝置中這類閥門的材料為ASTM A 217 C5,從化學(xué)

16、成分上看相當鑄鋼1鉻5鉬,故建議用ASTM A 217 C5來制造這類閥門,一直到1999年在制訂JB/T 9625鍋爐管道附件承壓鑄鋼件技術(shù)條件時才將ZG1Cr5Mo納入該標準中。ZG1Cr5Mo稱5Cr0.5Mo鋼,這種鋼具有良好的抗石油裂化過程介質(zhì)腐蝕的性能,對含有硫化物的熱石油介質(zhì)耐蝕性良好,具有抗氫腐蝕的能力,并有良好的熱強性。ZG1Cr5Mo制造工藝性較差,易產(chǎn)生鑄造裂紋,焊接時熱影響區(qū)會出現(xiàn)馬氏體組織而產(chǎn)生明顯的脆化,所以要制訂正確的焊接工藝,焊前需進行預(yù)熱,焊后需進行熱處理,一般預(yù)熱溫度300400,焊后熱處理溫度740760。常用的鉻鉬、鉻鉬釩鋼鑄件、鍛件材料見表1-7。表1

17、-4 常用奧氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 8續(xù)表1-4 常用奧氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 9表1-5 常用馬氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 10表1-7 常用鉻-鉬鋼、鉻鉬釩鋼鑄件、鍛件材料 114、低溫鋼一般低溫指小于-29-196范圍內(nèi),小于-196-269為超低溫范圍。石化企業(yè)規(guī)定低于-20就算低溫。一般碳素鋼、低合金鋼、鐵素體鋼在低溫下韌性急劇下降,脆性上升,這種現(xiàn)象稱材料的冷脆現(xiàn)象。為了保證材料的使用性能,不僅要求材料在常溫時有足夠的強度、韌性、加工性能以及良好的焊接性能,而且要求材料在低溫下也具有抗脆化的能力。另外材料在低溫時會發(fā)生收縮,各個零件收縮率不同是致使某些密封部位發(fā)生泄漏的原因。此外

18、,奧氏體不銹鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時,部分奧 美國低溫鑄鋼采用的標準是ASTM A 352低溫受壓零件用鐵素體和馬氏體鑄件技術(shù)規(guī)范。該標準規(guī)定的材料牌號、適用溫度及沖擊能量要求見表1-8和表1-9。表1-8 低溫鑄鋼件材料牌號和適用溫度 表1-9 低溫鑄鋼件材料夏比V型切口沖擊能量要求 規(guī)定了LCB、LC1、LC2、LC3四個牌號,等同采用ASTM A 352中相應(yīng)牌號與要求。至于低溫鋼鍛件目前尚無閥用低溫鋼鍛件的標準,因此鍛造的低溫閥門其材料可直接采用ASTM A 350中的材料及技術(shù)要求。4.4低溫沖擊試驗由于鋼材在低溫下韌性降低,特別是用鐵素體鋼如LCA、LCB、LCC、LC3等制造的低溫閥

19、門承壓件,在低溫下有明顯的低溫脆性,若在低溫下使用,必須達到一定的韌性指標才能使用。因此,這些材料要進行最低使用溫度下的沖擊試驗,其試驗方法按GB/T 4159金屬低溫夏比沖擊試驗方法或ISO 148鋼-夏比沖擊試驗(V型切口或ASTM A 370鋼制品機械測試的標準試驗方法和定義的規(guī)定。有的產(chǎn)品標準規(guī)定(如API 6D所有用于設(shè)計溫度低于-29的碳鋼、低合金鋼承壓部件都應(yīng)按ISO 148 或ASTM A 370進行V型切口的沖擊試驗。4.5深冷處理深冷處理是減少材料由于溫差和在低溫下金相組織改變而產(chǎn)生變形,從而提高閥門在低溫時的密封性能的一種處理方法。深冷處理的方法是將被處理的零件放入冷卻介

20、質(zhì)中保溫一定時間,然后取出,當零件溫度升至室溫后再重復(fù)進行一次處理。一般用于-101以下的閥門,主要零件在精加工前(如密封面研磨前對閥體、閥蓋、閘板(閥瓣、閥桿、緊固件等進行低于工作溫度下的深冷處理。對用于-101以上的低溫閥門,當合同規(guī)定要作深冷處理時則也應(yīng)按要求作深冷處理。第二節(jié)鋼制閥門的內(nèi)件材料內(nèi)件主要是指閥門關(guān)閉件的密封面和閥桿、襯套(上密封座,在國外常以trim表示內(nèi)件。內(nèi)件材料的選用原則是根據(jù)主體材料的情況、介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)特點以及零件所起的作用、受力情況綜合考慮的。對于常規(guī)的通用閥門在標準已規(guī)定了內(nèi)件材料或規(guī)定了幾種材料由設(shè)計者根據(jù)具體情況選用。對于一些有特殊要求的閥門,如高溫、高

21、壓、介質(zhì)有腐蝕等工況條件,則需按工況條件選擇內(nèi)件材料。1、關(guān)閉件密封面材料關(guān)閉件即閘板(閥瓣、閥座。關(guān)閉件和閥座的密封面是閥門的主要工作面之一,材料選擇是否合理以及它的質(zhì)量狀況直接影響閥門的功能和使用壽命。1.1 關(guān)閉件和閥座密封面的工作條件由于閥門用途十分廣泛,因此閥門密封面的工作條件差異很大。壓力可以從真空到超高壓,溫度可以從-269到816,有些工作溫度可達1200,工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到各種酸堿等強腐蝕性介質(zhì)。從密封面的受力情況來看,它受擠壓和剪切。從磨擦學(xué)的角度來看,有磨拉磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此,應(yīng)該根據(jù)不同的工作條件選擇相適應(yīng)的密封面材料。(1磨粒磨損磨粒磨損

22、是指粗糙的硬表面在軟表面上滑動時出現(xiàn)的磨損。硬材料壓入較軟的材料表面,在接觸表面就會劃出一條微小的溝槽,此溝槽所脫落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推離物體的表面。(2腐蝕磨損金屬表面腐蝕時產(chǎn)生一層氧化物,這層氧化物通常覆蓋在受到腐蝕作用的部位上,這樣就能減慢對金屬的進一步腐蝕。但是,如果發(fā)生滑動的話,就會清除掉表面的氧化物,使裸露出來的金屬表面受到進一步的腐蝕。(3表面疲勞磨損反復(fù)循環(huán)加載和卸載會使表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋,在表面形成碎片和凹坑,最終導(dǎo)致表面的破壞。(4沖蝕材料的損環(huán)是由銳利的粒子沖撞物體而產(chǎn)生的,它與磨粒磨損相似,但表面很粗糙。(5擦傷擦傷是指密封面相對運動的過程中,材料因

23、摩擦引起的破壞。1.2 對密封面材料的要求理想的密封面要耐腐蝕、抗沖蝕、耐擦傷、有足夠的擠壓強度、在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性、密封面與本體有相近的線膨脹系數(shù)、有良好的焊接性能與加工性能。上述的這些對密封面材料的要求只是個理想狀態(tài),不可能有這樣十全十美的材料。因此,選材要視具體情況解決主要矛盾。1.3 密封面材料的種類常用的密封面材料分為兩大類:軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。硬質(zhì)材料為各種金屬和合金。1.3.1軟質(zhì)材料 注:(1表中的適用溫度是推薦性的安全使用溫度,根據(jù)密封面結(jié)構(gòu)和受力的不同適用溫度也不盡相同。(2表中的適用溫度范圍是這類產(chǎn)品的一般范圍,每種產(chǎn)

24、品都有多種牌號,適用溫度也不盡相同。此外,使用場合不同推薦的使用溫度范圍也不同。(3表中的名稱是這類材料的統(tǒng)稱,每種都有幾個牌號,性能也不一樣,如尼龍就有尼龍1010、尼龍6、尼龍66等等。丁腈橡膠有丁腈18、丁腈26、丁腈40等,選用時要注意不同牌號的性能。(4氟塑料具有冷流傾向,即應(yīng)力達到一定值時開始流動,例如聚四氟乙烯如果在結(jié)構(gòu)上沒有考慮保護措施,在一定應(yīng)力下即會流動、失效。(5表中的推薦適用的介質(zhì)范圍也是攏統(tǒng)的,應(yīng)用時要查這些材料與某種介質(zhì)的相容性數(shù)據(jù)。1.3.2硬質(zhì)材料硬質(zhì)材料的密封面主要是各種金屬如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金等。1.3.2.1銅合金JB/T 5300通用閥門材料中規(guī)定

25、的灰鑄鐵閥、可鍛鑄鐵閥,球墨鑄鋼閥的銅合金密封面材料牌號有:鑄鋁黃銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3、鑄錳黃銅ZCuZn38Mn2Pb2、鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2,當然還有其它牌號如H62、巴氏合金(ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金等。銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好,但強度低,不耐氨和氨水腐蝕,適用介質(zhì)溫度250。但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕、熔點低,強度低,適用于溫度70,PN1.6MPa氨閥。1.3.2.2鉻不銹鋼鉻不銹鋼有較好的耐腐蝕性,常用于水、蒸汽、油品等非腐蝕性介質(zhì),溫度-29425的碳素鋼閥門。但鉻不銹鋼耐擦傷性能較差,特別是在大

26、比壓的情況下使用很易擦傷。試驗表明比壓在20MPa 下耐擦傷較好。對于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件其牌號為1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整體閥瓣,密封面經(jīng)表面淬火(或整體淬火,其硬度值對2Cr13 HRC4147、3Cr13 HRC 4652為宜。國外標準中,如API 600 、BS 1873中對Cr13型密封面的硬度要求為最小HB 250硬度差至少HB 50,材料牌號為ASTM A 182 F6a。對于大口徑閥門其密封面往往采用堆焊,下面介紹幾種堆焊焊條。D507符合GB EDCr-A1-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼。焊層有空淬特性,一般不需熱處理,硬度均勻,亦可在75

27、0800退火軟化。當加熱至9001000空冷或油淬后可重新硬化。焊前須將工件預(yù)熱至300以上,焊后空冷HRC40。焊后如進行不同熱處理可獲得相應(yīng)硬度。D507Mo 符合GB EDCrA2-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼,有空淬特性,焊前不預(yù)熱,焊后不處理,焊后空冷HRC37。D577鉻錳型閥門,堆焊焊條符合GB EDCrMn-C-15,焊前不預(yù)熱,焊后不處理,抗裂性好,HRC 28,與D507Mo配合使用。說明:(1D507Mo和D577兩種焊條是為了代替Cr13型焊條,堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的。D507Mo 堆焊金屬硬度較高,用于閘板;D577堆焊金屬硬度較低,用于堆焊閥

28、體或閥座密封面。兩者組成的密封面可獲得良好的抗擦傷性能。(2堆焊層的高度加工后應(yīng)在5mm以上,以保證硬度和成分穩(wěn)定。(3堆焊要按焊接工藝規(guī)定操作,焊接電流不可過大以防止焊條成分發(fā)生變化影響焊接質(zhì)量。1.3.2.3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金中最常用的是鈷基硬質(zhì)合金也稱鈷鉻鎢硬質(zhì)合金。它的特點是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷,特別是紅硬性好,即在高溫下也能保持足夠的硬度,此外加工工藝性適中,其許用比壓80100MPa,國外資料介紹155MPa。適用溫度范圍-196650,特殊場合可達816。但是,它在硫酸、高溫鹽酸中不耐腐蝕。在一些氯化物中也不耐腐蝕。常用牌號:STELLITE N0.6 符合AWS ECoCr-A

29、、GB EDCoCr-A-03,也相當D802,焊前根據(jù)工件大小進行250400預(yù)熱,焊時控制層間溫度250,焊后600750保溫12小時后隨爐緩冷或?qū)⒐ぜ糜诟稍锖皖A(yù)熱的沙缸或草灰中緩冷。其它牌號還有STELLITE N0.12 符合AWS ECoCr-B 、GB EDCr-B-03,也相當D812,焊后其硬度HRC41。以上兩種是鈷基硬質(zhì)合金電焊條。鈷基硬質(zhì)合金還有焊絲,可以進行氧乙炔堆焊或鎢極氬弧焊,牌號:STELLITE N0.6焊絲符合AWS:RCoCr-A也相當HS 111 ,常溫硬度HRC 4046;STELLITE N0.12符合AWS:RCoCr-B也相當HS 112 ,常溫

30、硬度HRC 4550。硬質(zhì)合金(鈷基焊接都要對工件預(yù)熱,焊時控制層間溫度焊后處理,要根據(jù)焊接工藝或焊條說明書施焊。1.3.2.4等離子噴焊密封面等離子噴焊用的是合金粉末,類型有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末和鈷基合金粉末。噴粉有許多優(yōu)點,省材料、質(zhì)量好,但需要設(shè)備投資。1.3.2.5表面處理后作密封面有些閥類的關(guān)閉件不能堆焊,如球閥的球體。如果是Cr不銹鋼制的球體可通過熱處理來提高表面硬度,如果是奧氏體鋼制作的球體由于其表面很軟就要用表面處理的方法來提高表面硬度,在提高硬度的同時還要考慮處理后表面的耐蝕性。常用的表面處理辦法有:鍍硬鉻、化學(xué)鍍鎳、鍍鎳磷合金、氮化、多元復(fù)合氮化、噴涂等。1.3.2.

31、6不銹鋼密封面不銹鋼密封面大多為以本體材料作密封面,即304或CF8的閥體在其上直接作出密封面,除了304、CF8外還有316、CF8M、304L、CF3、316L、CF3M、FA20、CN7M等。1.3.2.7其它密封面材料其它密封面材料見表2-2 。表2-2 其它密封面材料 2、閥桿與閘板(閥瓣、閥座的材料組合閥桿材料與閘板(閥瓣、閥座的密封面材料定義為內(nèi)件(trim材料。常用的內(nèi)件材料組合見表2-4,API 600石油和天然氣工業(yè)用閥蓋螺栓連接的鋼制閘閥規(guī)定的內(nèi)件材料組合見表2-5。表2-4 常用的內(nèi)件材料組合 注:(1表中所列的材料組合僅是各種材料組合中的一部分,根據(jù)工況條件的不同應(yīng)以

32、使用條件為依據(jù)來選材,或根據(jù)合同要求確定。(2表中13Cr表示Cr13系不銹鋼,如1Cr13、2Cr13等。(3STL即STELLITE(硬質(zhì)合金如鈷基硬質(zhì)合金等。(4Monel即蒙耐爾合金,Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科鎳爾合金。(5用斜杠分開的兩種材料,閥座密封面材料可選用兩種材料之一,閘板(閥瓣密封面材料為另一種。表2-5 API 600規(guī)定的內(nèi)件材料組合 第三節(jié)焊接材料焊接主要應(yīng)用于閥門密封面的堆焊,鑄件缺陷的補焊和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求焊接的地方。焊接材料的選用與其工藝方法有關(guān),手工電弧焊、等離子噴焊、埋弧自動焊、二氧化碳氣體保護焊,所用的材料各不相同。我們這里只介紹最普遍

33、最常用的焊接方法手工電弧焊所用的各種材料。密封面堆焊材料在第二節(jié)內(nèi)件材料中已有介紹,本章重點介紹鑄件補焊,結(jié)構(gòu)焊的手工電弧焊所用的各種電焊條。1、對焊工的要求 續(xù)表3-1 表3-4 低溫鋼類承壓鑄件補焊焊條選用 容的保證也無法獲得良好的焊接質(zhì)量。由于手工電弧焊的焊接質(zhì)量和焊條本身的質(zhì)量、焊條的規(guī)格、母材、母材的厚度、焊層的厚度、焊接位置、預(yù)熱溫度、采用的電流(交流或直流極性的變化(焊條接正極反接,焊條接負極正接、層間溫度、焊后處理等都有關(guān)系,所以正式生產(chǎn)前要進行工藝評定,也即先進行驗證,驗證在給定的條件下所采取的措施是否能保證施焊產(chǎn)品的質(zhì)量。這些給定條件也即重要參數(shù)一但發(fā)生變化,就要重新進行評

34、定。堆焊和補焊、鋃焊規(guī)定的重要參數(shù)不一樣,要注意這些重要參數(shù)的變化。閥門產(chǎn)品中需要進行焊接工藝評定的有密封面堆焊,閥座與閥體鋃焊(按對接焊評定和承壓鑄件的補焊(按對接焊評定。具體的工藝評定方法可參看ASME鍋爐壓力容器規(guī)范第卷焊接和纖焊工藝評定標準和我國壓力容器焊接工藝評定。第四節(jié)墊片 (1柔性石墨復(fù)合墊使用條件見表4-2。表 4-2 柔性石墨復(fù)合墊使用條件 續(xù)表4-2 (2金屬包覆墊使用條件見表4-3。表4-3 金屬包覆墊使用條件 注:也可采用其他材料用于氧化性介質(zhì)4503、金屬墊片使用條件金屬墊片使用條件表4-6。表4-6 金屬墊片使用條件 續(xù)表4-6 注:也可采用其他材料金屬環(huán)墊材料的硬

35、度值應(yīng)比法蘭材料的硬度值低3040 HB 第五節(jié)填料填料是動密封的填充材料,用來填充填料室空間以防止介質(zhì)經(jīng)由閥桿和填料室空間泄漏。填料密封是閥門產(chǎn)品的關(guān)鍵部位之一,要想達到好的密封效果一方面是填料自身的材質(zhì),結(jié)構(gòu)要適應(yīng)介質(zhì)工況的需要,另方面則是合理的填料安裝方法和從填料函的結(jié)構(gòu)上考慮來保證可靠的密封。1、對填料自身的要求(1降低填料對閥桿的摩擦力;(2防止填料對閥桿和填料函的腐蝕;(3適應(yīng)介質(zhì)工況的需要。2、常用填料品種國外資料介紹用于各種工況條件下的填料品種達40余種,而我們通用閥門中最常用的不過幾種或十幾種。(1盤根型a. 橡膠石棉盤根:XS250F、XS350F、XS450F、XS550

36、Fb. 油浸石棉盤根:YS450F、YS350F、YS450Fc. 浸聚四氟乙烯石棉盤根d. 柔性石墨編織填料:根據(jù)增強材料的不同可分別耐溫300、450、600、650、850e. 聚四氟乙烯編織填料、膨脹聚四氟乙烯方型編織填料f. 半金屬編織填料:以夾有不銹鋼絲、銅絲的石棉作為芯子,外表用夾銅絲、不銹鋼絲、蒙乃爾絲、因科鎳爾絲的石棉線編織起來,根據(jù)用途其表面用石墨、云母、二硫化鉬潤滑劑處理。也有的以石棉為芯,用潤滑的涂石墨的銅箔扭制而成。(2成型填料成型填料即壓制成型的填料,其品種有:a、橡膠b、尼龍c、聚四氟乙烯d、填充聚四氟乙烯(增強聚四氟乙烯增強材料為玻璃纖維,一般為815%玻璃纖維

37、。JB/T 1714標準中規(guī)定的填充聚四氟乙烯為:聚四氟乙烯+20%玻璃纖維+5%MoS2聚四氟乙烯+20%玻璃纖維+5%石棉e、柔性石墨環(huán)3、注意事項(1盤根型填料切斷時用45切口,安裝時每圈切口相錯180。(2在高壓下使用聚四氟乙烯成型填料時要注意其冷流特性。(3柔性石墨環(huán)單獨使用密封效果不好,應(yīng)與柔性石墨編織填料或YS450F(視溫度情況組合使用,填料函中間裝柔性石墨環(huán),兩端裝編織填料,也可隔層裝配,即一層柔性石墨一層編織材料,也可填料函中間放隔環(huán),隔環(huán)上下分別成兩組組合裝配的填料。(4石墨對閥桿、填料函壁有腐蝕,使用中應(yīng)選擇加緩蝕劑的盤根。(5柔性石墨在王水、濃硫酸、濃硝酸等介質(zhì)中不適

38、用。(6填料函的尺寸精度、表面粗糙度、閥桿尺寸精度和表面粗糙度是影響成型填料密封性的關(guān)鍵。 表6-2GB 150 螺柱、螺母材料組合 表6-5 專用級緊固件材料要求 表6-8 PN 16.032.0MPa螺栓、螺母配對 3、關(guān)于閥門中法蘭緊固件選材中的說明(1 表6-1至表6-8是根據(jù)有關(guān)管道法蘭標準中規(guī)定的緊固件選配情況列出的。閥門中法蘭用緊固件如何選材,沒有標準規(guī)定。有的產(chǎn)品只規(guī)定中法蘭螺栓根部總面積上的拉應(yīng)力不超過多少,及材料的類型,如中法蘭螺栓應(yīng)使用合金鋼,螺母采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼,并無具體的規(guī)定。在具體應(yīng)用中,閥門中法蘭螺栓、螺母的選材可參考管道法蘭標準中的規(guī)定。(2 閥門中法蘭緊固件一般均需熱處理后使用。經(jīng)過熱處理達到一定的力學(xué)性能才能