通用閥門材料

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1.1節(jié) 鋼制閥門的主體材料第1.2節(jié) 鋼制閥門的內(nèi)件材料第1.3節(jié) 焊接材料第1.4節(jié) 墊片第1.5節(jié) 填料第1.6節(jié) 緊固件第二章 鑄鐵閥門和銅合金閥門第2.1節(jié) 鑄鐵閥門的主體材料第2.2節(jié) 鑄鐵閥門其它零件材料第2.3節(jié) 銅合金閥門主要零件材料第二篇 常用閥門材料牌號索引第三篇 國內(nèi)外閥門材料常用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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

2、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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。

3、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(jì)性。經(jīng)濟(jì)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(jì)性要服從使用功能的要求，在保證使用功能的前提下力求有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)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

4、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)的承壓件，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，所用的材料必須能在規(guī)定的介質(zhì)溫度、壓力作用下達(dá)到相應(yīng)的力學(xué)性能、耐腐蝕性和良好的冷、熱加工工藝性。 大多數(shù)閥門的閥體、閥蓋（端蓋）、閘板（閥瓣）形狀比較復(fù)雜，因此采用鑄件較多，只有某些小口徑閥門根據(jù)閥類的不同或特殊工況的要求采用鍛件。第一節(jié) 鋼制閥門的主體材料1、碳素鋼 碳素鋼

5、適用于非腐蝕性介質(zhì)，在某些特定的條件下，例如某些有腐蝕性的介質(zhì)在一定范圍內(nèi)的溫度濃度條件下也可采用碳素鋼。碳素鋼的適用溫度范圍：-29425。中石化標(biāo)準(zhǔn)SH 3064石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收規(guī)定碳素鋼制閥門的適用溫度范圍為-20425，其下限定為-20的依據(jù)是GB 150鋼制壓力容器。但當(dāng)以WCB、WCC這兩種鋼作閥體、閥蓋、閘板（閥瓣）、支架時，這兩種鋼的適用溫度下限為-29。常用的碳素鋼鑄件和鍛件材料見表1-1。 常用的碳素鋼鑄件、鍛件材料 表1-1材料狀態(tài)國別標(biāo)準(zhǔn)號材料牌號鑄件中國GB/T 12229WCAWCBWCCZG 205-415ZG 250-485ZG 275-48

6、5美國ASTM A 216WCAWCBWCCUNS J02502UNS J03002UNS J02503鍛件中國GB/T 69925 25Mn 35 40美國ASTM A105注：（1）表1中WCA、WCB、WCC是按美國標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)含碳量0.30%，但為了獲得優(yōu)良的焊接性能和力

7、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(dá)標(biāo)，其殘留元素總量應(yīng)1%，但有碳當(dāng)量（CE）要求時此條不適用。（4）當(dāng)閥門的連接端為焊連接時必須控制碳總量。ASTM A 216補(bǔ)充要求中規(guī)定了使用于不同場合的碳素鋼鑄件碳當(dāng)量的要求。但不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其工況條件，對碳當(dāng)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%。（5）ASTM 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(dāng)于

8、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(jìn)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同設(shè)計決定采用的材料應(yīng)達(dá)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(dá)到材料的性能符合設(shè)計要求。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

9、可用于-296（液氦），高溫可達(dá)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，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

10、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(jìn)行，而且生成保護(hù)膜，具有保護(hù)性。例如：碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快，當(dāng)硫酸濃度大于50%時，腐蝕率達(dá)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(qiáng)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(jìn)行腐蝕。 （3）局部腐蝕：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

11、。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。 耐蝕性能的評價 表1-2腐蝕率，mm/a評 價<0

12、.05優(yōu)良0.050.5良好0.51.5可用，但腐蝕較重>1.5不適用，腐蝕嚴(yán)重?fù)?jù)金屬防腐蝕手冊（中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會）對金屬材料耐腐蝕性規(guī)定見表1-3。 金屬材料耐腐蝕性的10級標(biāo)準(zhǔn) 表1-3耐蝕等級12345678910腐蝕率，mm/a<0.0010.0010.0050.0050.010.010.050.050.10.10.50.51.01.05.05.010.0>10耐蝕性類別完全耐蝕很耐蝕耐蝕尚耐蝕欠耐蝕不耐蝕（4）晶間腐蝕：局部地沿著結(jié)晶粒子邊界向深度方向腐蝕的形式稱晶間腐蝕。這種腐蝕，外面看不出腐蝕跡象。嚴(yán)重的晶間腐蝕可以穿過整個機(jī)體厚度。 產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是由于

13、沿晶粒邊界析出碳化鉻Cr23C6或FeCr化合物稱相，使晶界周圍貧格，在適合的腐蝕介質(zhì)（產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)）中，就形成碳化鉻（陰極）貧鉻區(qū)（陽級）電池，使晶界貧鉻區(qū)產(chǎn)生腐蝕。 由上述可看出晶間腐蝕是有條件的。其內(nèi)因是必須有碳化鉻或相沿晶界析出使晶界貧鉻。其外因是必須有腐蝕貧鉻區(qū)的介質(zhì)。水和一些中性溶液并不腐蝕貧鉻區(qū)，所以即使存在貧鉻區(qū)也不會產(chǎn)生晶間腐蝕。如果晶界不貧鉻，即使有產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)也不會產(chǎn)生晶間腐蝕。所以產(chǎn)生晶間腐蝕的內(nèi)因、外因缺一不可。 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

14、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； （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提是試樣的化學(xué)成分合格并經(jīng)固溶處理。晶間腐蝕檢驗用的試片是80×18×3（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

15、。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(yán)重的，因此一定要按合同要求或按執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)不銹鋼閥門。常用奧氏體不銹鋼鑄件、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(qiáng)度的鋼材。在石油化

16、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18Cr8Ni25Cr20Ni的高溫強(qiáng)度高，特別是188Ti188Nb等合金元素影響更為優(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(qiáng)度也高。若在188鋼內(nèi)添加Mo、Nb、Ti等元素可強(qiáng)化基體Nb、Ti則形成碳化物，從而可改善高溫強(qiáng)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，其金相組織為馬氏體，可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)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(jī)酸，在溫度不高的

17、情況下均有良好的耐腐蝕性。但該鋼種不耐強(qiáng)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(qiáng)化，因此為了避免強(qiáng)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(qiáng)度，常用于化肥、煉油、海上采油、海水淡化等工況條件。目前制造閥門主體（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

18、在高溫、高壓的場合，要求鋼在高溫下具有較好的抗蠕變強(qiáng)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1Cr0.5Mo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鉬閥，可是鑄鋼鉻5鉬這個牌號在1999年以前即無國家標(biāo)準(zhǔn)也無專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，長期以來各制造廠均參照前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)來制訂自己的工廠標(biāo)準(zhǔn)其牌號為ZGCr5Mo，其含碳量

19、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(biāo)準(zhǔn)時參照J(rèn)IS 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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)裝置中這類閥門的材料為ASTM A 217 C5，從化學(xué)成分上看相當(dāng)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

20、ZG1Cr5Mo納入該標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(jìn)行預(yù)熱，焊后需進(jìn)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。8表1-4 常用奧氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 材料狀態(tài)國別標(biāo)準(zhǔn)材料牌號適用溫度備注鑄件中國GB/T 12230GB/T 12230-89牌號GB/T 1223

21、0-2005牌號適用溫度范圍參照HG 2063管法蘭技術(shù)條件ZG00Cr18Ni10ZG03Cr18Ni10-196425ZG0Cr18Ni9ZG08Cr18Ni9-196700ZG0Cr18Ni9 TiZG08Cr18Ni9TiZG1Cr18Ni9TiZG12Cr18Ni9TiZG0Cr18Ni12Mo2TiZG08Cr18Ni12Mo2TiZG1Cr18Ni12Mo2TiZG12Cr18Ni12Mo2TiCF3CF3-196425CF3MCF3MCF8CF8-196700CF8MCF8MCF8CCF8C美國ASTM A 351ASTM牌號UNS編號適用溫度適用溫度范圍參照ASME B16.

22、34CF3J92500425CF3MJ92800455CF8J92600816a.溫度超過538時，僅當(dāng)C0.04%時才使用b.CL150法蘭端閥門適用溫度538c.適用溫度參照ASME B16.34CF8MJ92900CF8CJ92710續(xù)表1-4 常用奧氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 材料狀態(tài)國別標(biāo)準(zhǔn)材料牌號適用溫度備注鍛件中國JB/T 4728GB/T 1220JB/T 4728牌號GB/T 1220牌號00Cr19Ni1000Cr19Ni10-19642500Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2-1967000Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10

23、Ti0Cr18Ni11Nb1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti0Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo20Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo2Ti美國ASTM A 182ASTM牌號UNS編號適用溫度a.F304、F316當(dāng)溫度超過538時，僅當(dāng)C0.04%時才使用，且對于CL150法蘭端閥門適用溫度538b. 適用溫度參照ASME B16.34F304S30400816F316S31600F304LS30403425F316LS31603450F321S32100528F347S34700表1-5 常用馬氏體不銹鋼鑄件、鍛件材料 材料狀態(tài)國 別標(biāo) 準(zhǔn)材 料 牌 號適用

24、溫度備 注鑄件中 國GB/T 2100ZG1Cr13-45350按JIS 8243許用應(yīng)力表溫度范圍確定ZG2Cr13美 國ASTM A 217ASTM 牌號UNS編號-29649CA15J91150按ASME許用應(yīng)力表確定ASTM A 743CA40J91153棒 材中 國GB/T 12201Cr132Cr13鍛 件美 國ASTM A182ASTM 牌號UNS編號適用溫度F6aS41000-29649按ASME 許用應(yīng)力表確定棒 材ASTM A 276410S41000420S42000表1-6 常用奧氏體鐵素體雙相不銹鋼鑄件、鍛件材料 材料狀態(tài)國 別標(biāo) 準(zhǔn)材 料 牌 號適用溫度備 注鑄 件

25、美 國ASTM A 995CD4MCu315ASTM A 8904A鍛 件ASTM A 182ASTM 牌號UNS編號F51UNS S 31803F53UNS S 32750F55UNS S 32760400表1-7 常用鉻-鉬鋼、鉻鉬釩鋼鑄件、鍛件材料 材料狀態(tài)國別標(biāo)準(zhǔn)材料牌號適用溫度備注鑄件中國JB/T 9625ZG20CrMo510ZG20CrMoV540ZG15Cr1Mo1V570ZG1Cr5Mo550JB/T 5263WC6593（1100°F）鑄件回火溫度應(yīng)不低于595WC9鑄件回火溫度應(yīng)不低于675C12A648（1200°F）鑄件回火溫度應(yīng)不低于730美國A

26、STM A 217ASTM牌號UNS編號適用溫度CL150法蘭端閥門適用溫度538，其中WC6、WC9、C5、C12僅使用經(jīng)正火和回火的材料。日本電力標(biāo)準(zhǔn)E101規(guī)定1Cr-0.5Mo(WC6)，2.5Cr-01Mo(WC9)最高使用溫度為593，另WC6、WC9在高于566溫度區(qū)域使用時要考慮發(fā)生過氧化作用即生成氧化皮的可能性。WC6J12072-29648（-201200°F）WC9J21890C5J42045C12J82090C12AJ84090鍛件中國JB/T 962615CrMo5501Cr5Mo57012Cr1MoV15Cr1Mo1V美國ASTM A182ASTM牌號UN

27、S編號適用溫度CL150法蘭端閥門適用溫度538，其中F11僅使用經(jīng)正火和回火的材料F11 Class1K11597-29593（-201100°F）F22 Class1K21590F5K41545-29648（-201200°F）F9K90941F91K90901F92K92460404、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(qiáng)度、韌性、加工性能以及良好的焊接性能

28、，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，奧氏體不銹鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時，部分奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而引起體積變化導(dǎo)致閥門泄漏也是一個重要原因。因此，要研究閥門各部位零件的材料、結(jié)構(gòu)特點以防止低溫時產(chǎn)生間隙而泄漏。4.1常用氣體的液化溫度幾種常用氣體的液化溫度（一個大氣壓下的沸點）見表1-8表1-8 常用氣體的液化溫度 液化氣體沸點液化氣體沸點氨-33.4液化天然氣-161.2丙 烷-45甲 烷-162丙 烯-47.7氧-183硫化碳酰-50氬-186硫化氫-59.5氟-187二氧化碳-78.5氮-195.8乙

29、炔-84氖-246乙 烷-83.3氘-249.6乙 烯-104氫-252.8氪-151氦-2694.2美國標(biāo)準(zhǔn)的低溫鑄鋼、鍛鋼適用于低溫下的鋼材要求在低溫下有足夠的韌性，衡量其韌性的指標(biāo)是在低溫下的沖擊能量，不同類型（或牌號）的低溫鋼適用于不同的低溫溫度。低溫閥門按適用的溫度劃分，分為-46、-70、-101、-196四個等級，不同溫度等級的閥門所選用的鋼材必須在其所適用的溫度下達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的沖擊能量才是安全可靠的。4.2.1 美國標(biāo)準(zhǔn)的低溫鑄鋼（鑄件）美國低溫鑄鋼采用的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料牌號、適用溫度及沖擊能量要求見表1-8和

30、表1-9。表1-8 低溫鑄鋼件材料牌號和適用溫度 類型CCC-MnC-Mo2.5NiC-Cr-Mo3.5Ni4.5Ni9NiCr-Ni-Mo牌號LCALCBLCCLC1LC2LC2-1LC3LC4LC9CA6NM適用溫度-32-46-46-59-73-73-101-115-196-73表1-9 低溫鑄鋼件材料夏比V型切口沖擊能量要求 牌號LCALCBLCCLC1LC2LC21LC3LC4LC9CA6NM試驗溫度-32-46-46-59-73-73-101-115-196-73兩個試樣的最小值和三個試樣的最小平均值英尺每磅（焦耳）13（18）13（18）15（20）13（18）15（20）30（

31、41）15（20）15（20）20（27）20（27）單個試樣最小值英尺每磅（焦耳）10（14）10（14）12（16）10（14）12（16）25（34）12（16）12（16）15（20）15（20）ASTM A 352中共有十個低溫鑄鋼牌號，其中最常用的三個牌號分別是用于-46的LCB、LCC，用于的-101的LC3。對于低于-101以下至-196的工況條件下一般采用奧氏體鋼鑄件，如CF8、CF8M，其低溫沖擊能量要求在JB/T 7749低溫閥門技術(shù)條件中規(guī)定，在試驗溫度為-196條件下夏比V型切口沖擊能量三個試樣最小平均值為2027牛頓每米（焦耳），三個試樣中一個試樣的最小值為1020

32、牛頓每米（焦耳）。4.2.2 美國標(biāo)準(zhǔn)的低溫鍛鋼（鍛件）材料 美國低溫鍛鋼采用的標(biāo)準(zhǔn)是ASTM A 350要求進(jìn)行缺口韌性試驗的管道部件用碳素鋼與低合金鋼鍛件技術(shù)規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料牌號，適用溫度及沖擊能量要求見表1-10。表1-10 低溫鍛件材料牌號適用溫度、夏比V型切口沖擊能量 牌 號LF1LF2LF3LF5LF6LF9LF787適用溫度-29-46-101-59-51-73-73試驗溫度-29-46-101-59-51-73-73三個試樣的最小平均沖擊能量英尺每磅（焦耳）13（18）15（20）15（20）15（20）15（20）13（18）15（20）單個試樣的最小平均值英尺每磅（焦

33、耳）10（14）12（16）12（16）12（16）12（16）10（14）12（16）ASTM A 350中共有七個低溫鍛鋼牌號，其中兩個最常用的牌號分別是用于-46的LF2和用于-101的LF3。對于-101以下至-196工況條件下一般采用奧氏體鋼鍛件，如F304、F316。4.3中國低溫閥門用的低溫鋼鑄件和鍛件材料我國低溫鑄鋼（鑄件）材料采用的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T 7248閥門用低溫鋼鑄件技術(shù)條件，該標(biāo)準(zhǔn)中只規(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(biāo)準(zhǔn)，因此鍛造的低溫閥門其材料可直接采用ASTM A 35

34、0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(dá)到一定的韌性指標(biāo)才能使用。因此，這些材料要進(jìn)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(jī)械測試的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法和定義的規(guī)定。有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行V型切口的沖擊試驗。4.5深冷處理深冷處理是減少

35、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質(zhì)中保溫一定時間，然后取出，當(dāng)零件溫度升至室溫后再重復(fù)進(jìn)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(jìn)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(dāng)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

36、、受力情況綜合考慮的。對于常規(guī)的通用閥門在標(biāo)準(zhǔn)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(dá)1200，工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到各種酸堿等強(qiáng)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)

37、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(jìn)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(jìn)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

38、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(qiáng)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)材料通用

39、閥門密封面常用的軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。見表2-1表2-1 通用閥門密封面常用的軟質(zhì)材料 序號名 稱代 號適用溫度適 用 介 質(zhì)1天然橡膠NR-5080鹽類、鹽酸、金屬涂層溶液、水、濕氯氣2氯丁橡膠CR-4080動物油、植物油、無機(jī)潤滑油、及PH值變化很大的腐蝕性泥漿3丁基橡膠IIR-30100抗腐蝕、抗磨損、耐絕大多數(shù)無機(jī)酸和酸液4丁腈橡膠NBR-3090水、油品、廢液等5乙丙橡膠（三元乙丙橡膠）EPDM（EPM）-40120鹽水、40%硼水、5%15%硝酸及氯化鈉等6氯磺化聚乙烯合成橡膠CSM-20100耐酸性好7硅橡膠SI-70200耐高溫、低溫、電絕緣性好、化學(xué)惰性大8氟橡

40、膠FPM（Viton）-23200耐介質(zhì)腐蝕優(yōu)于其它橡膠，抗輻射、耐酸9聚四氟乙烯PTFE（TFE）-196200耐熱、耐寒性優(yōu)，耐一般化學(xué)藥品溶劑和幾乎所有液體10可熔性聚四氟乙烯PFAFs-4100180多種濃度硫酸，氫氟酸、王水，高溫濃硝酸，各種有機(jī)酸，強(qiáng)堿等11聚全氟乙丙烯FEP（F46）150高溫下有極好的耐化學(xué)性、耐陽光、耐侯性12聚偏氟乙烯PVDF(F2)耐化學(xué)性能很好,耐陽光和耐候性極好是強(qiáng)度最高和最硬的氟塑料13聚三氟氯乙烯PCTFE(F3)190耐化學(xué)性能很好,耐陽光和耐候性極好,可在198下連續(xù)使用，強(qiáng)度和硬度比F46和PTFE高14聚烯烴PO10015聚丙烯PP-151

41、10耐化學(xué)性能和耐應(yīng)力開裂性能極好,耐候性差16聚二醚酮PEEK-4630017對位聚苯PPl300基本同聚四氟乙烯18尼龍（聚酰胺）NYLON80耐堿、氨注：（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)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(dá)到

42、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(hù)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(dāng)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

43、或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)中，如API 600

44、 、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750800退火軟化。當(dāng)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（也有資料介紹不需預(yù)熱閥門堆焊技術(shù)），焊后空冷HRC40。焊后如進(jìn)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

45、，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，HRC28，與堆507鉬配合使用。說明：（1）D507Mo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，以保證硬度和成份穩(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份發(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)

46、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(dá)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 、GB EDCoCr-A-03，也相當(dāng)D802，焊前根據(jù)工件大小進(jìn)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 EC

47、oCr-B 、GB EDCr-B-03，也相當(dāng)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(jìn)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(dāng)HS 111 ，常溫硬度HRC 4046；STELLITE N0.12符合AWS：RCoCr-B也相當(dāng)HS 112 ，常溫硬度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)

48、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。1.3.2.6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

49、2-2 。表2-2 其它密封面材料材 料適用溫度硬 度HRC適用介質(zhì)K-蒙乃爾（CuFeAlNi）-2404822735堿鹽、食品稀酸、氯化物S-蒙乃爾（CuMnSiNi）-2404823038649時HRC 35同上哈氏合金B(yǎng)37114鹽酸、濕HCl氣、硫酸、磷酸哈氏合金C53823強(qiáng)氧化性介質(zhì)、鹽酸、氯化物20號合金-45.6316氧化性介質(zhì)、各種濃度硫酸17-4PH-404254045有輕微腐蝕沖蝕場合440C（11Cr17）-294255060非腐蝕性介質(zhì)1.4閥門密封面焊接材料牌號和使用范圍閥門密封面的材料根據(jù)其焊接的方法不同，可用電焊條、焊絲、噴焊粉末對閥門密封面進(jìn)行堆焊各種焊接材料，見表2-3。表2-3型號牌號標(biāo)準(zhǔn)焊層硬度HRC加工后凈高度mm應(yīng)用范圍焊接方法EDCr-A1-03D502GB/T 98440通用閥門3電站閥門4PN20MPat450手工電弧焊EDCr-A1-15D507EDCr-A2-15D507Mo37PN20MPa t510EDCr-B-03D51245PN30MPat450EDCrMn-C-15D57728PN20MPa t510EDCrNi-A-15D547HB270320PN30MPa t570EDCrN