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閥門材料的材質,閥門材料的溫度壓力等級

日期:2016-11-19

阀门通常由阀体、阀盖、阀瓣(闸板)、阀座、閥杆、热片、填料及驱动件(手轮、齿轮箱或气动装置、电动装置等)组成。  


 
我們稱閥體、閥蓋的材料爲殼體材料(也稱主體材料),閘板(閥瓣)、球體、閥座、閥杆、密封座常常稱謂內件,此外還有緊固件等。按主體材料分類,人們常常把閥門分爲: 
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、钛合金閥門、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。
 
我們將重點介紹金屬材料閥門中的碳鋼閥門和合金鋼閥門。
 
一、阀门主体材料     
1閥門材料溫度壓力等級
ASTM A216 WCB    工作压力(psi)         1psi=0.006895MPa

溫度°F 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
阀门的试验压力:根据ASME B16.34规定,壳体强度试验压力按1.5倍的工作压力并圆整到下一个25PSI,水密封试验压力按1.1倍的工作压力,气密封试验压力按0.6Mpa
 
2閥門常用ASTM主體材料
ASTM鑄件 ASTM鍛件 對應中國牌號 適用溫度範圍°C 適用介質
碳鋼
A216 WCB A105 20 -29~427 水、液化氣體、蒸汽、油品、天然氣
低温碳鋼
A352 LCB A350 LF2 16Mn -46~343 低溫介質
A352 LCC A350 LF2 16Mn -46~343 低溫介質
高溫合金鋼
A217 WC1 A182 F1   -29~468 高溫介質
A217 WC6 A182 F11 15CrMo -29~593 高溫介質
A217 WC9 A182 F22 10Cr2Mo1 -29~593 高溫介質
A217 C5 A182 F5 1Cr5Mo -29~593 腐蚀性高溫介質
A217 C12 A182 F9   -29~593 高硫氧化性介質
馬氏體不鏽鋼
A217 CA15 A182 F6a 1Cr13 -29~371 450°C以上強度比304低
奧氏體不鏽鋼(C≤0.08)
A351 CF8 A182 F304 0Cr18Ni9 -196~537 腐蝕性介質
A351 CF8M A182 F316 0Cr18Ni12Mo2Ti -196~537 腐蝕性介質
超低碳奧氏體不鏽鋼(C≤0.03)
A351 CF3 A182 F304L 00Cr18Ni10 -196~427 腐蝕性介質
A351 CF3M A182 F316L 00Cr18Ni14Mo2 -196~454 腐蝕性介質
特殊合金
A351 CN7M UNS N08020
(ALLOY 20)
  -29~149 氧化性介質和各種濃度的硫酸
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、閥門內件材料
1.閥門內件(Trim):閥瓣密封面、閥座密封面、閥杆(銷軸)、上密封座及與介質接觸的小零件。
常用內件材料列表
內件號 閥瓣密封面 閥座密封面 閥杆 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
 
閥門常用內件材料及使用溫度
內件材料 使用溫度°C 內件材料 使用溫度
304、316 -268~316 17-4PH -40~427
青銅 -273~232 钴基合金(STELLITE 6) -273~816
因科鎳合金(INCONEL) -240~649 化學鍍鎳(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 氟橡胶(VITON ) -23~204
钛合金 -29~316 聚四氟乙烯(PTFE) -268~232
鎳基合金 -198~316 尼龍(NYLON) -73~93
20號合金(ALLOY 20) -46~316 聚乙烯 -73~93
416型不鏽鋼40RC -29~427 氯丁橡膠 -40~82
440型不鏽鋼60RC -29~427    
 
阀门常用密封面材料及適用介質
密封面材料 使用溫度°C 硬度(HRC) 適用介質
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
17-4PH -40~400 40~45 輕微腐蝕且有沖蝕的介質
CR13 -101~400 37~42 輕微腐蝕且有沖蝕的介質
钴基合金(STELLITE 6) -268~650 40~45常溫
38(600°C
具有冲蚀和腐蝕性介質
蒙乃尔合金 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、強氧化性介質
20號合金 -45.6~316
-253~427
  氧化性介質和各種濃度的硫酸
 
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阀门 WCB
A193 B8/A194 8 不锈钢阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M
A193 B8M/A194 8M 不锈钢阀门 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
A193 B8A CLASS 1A/A194 8A NACE阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M
A193 B8MA CLASS 1A/A194 8MA NACE阀门 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
石墨填料可分爲編織填料和成型填料
成型石墨圈              -250~650°C
夹不锈钢丝编织柔性石墨  -250~650°C
四氟乙烯浸石墨          -200~280°C
低泄漏石墨组合填料      -250~650°C
PTFE                    -200~200°C
 
2.中腔墊片
PTFE板
石墨板
強力石墨墊
含石墨不鏽鋼纏繞墊
含PTFE不鏽鋼纏繞墊
RTJ金屬墊
壓力密封金屬密封環
 
3.O形圈
NBR            -30~121°C
EPDM           -45~120°C
VITON A         -30~204°C
VITON B        -30~204°C
VITON AED(anti explosion decompression) -30~204°C 高压,小分子如:CO2
HNBR(HSN)   -30~180°C
 
4.軟密封閥座
PTFE           -200~200°C
PCTFE          -250~150°C
NYLON 1010     ~120°C
NYLON PA12    -50~120°C
DEVLON V      -100~150°C
PEEK           -100~260°C
对位聚苯(聚苯撑)(Polyphenylene)    ~400°C(扬中市扬子塑料厂)
 
5.軟密封材料使用介質及溫度
  NBR CR NR EPDM CSM HYPALON HNBR FKM PTFE  
Air or oxygen空气或氧气 2 1 3 1 2 1 1 1  
Water up to 80°C 1 2 2 1 1 1 1 1  
Water above 80°C 3 3 4 1 3 1 3 1  
Dilute acids稀酸 3 3 3 2 4 1 1 1  
Dilute alkalis稀碱 2 2 2 1 1 2 2 1  
Lower alcohols低浓度酒精 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氯化物溶剂 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)含铅汽油 2 3 4 4 4 2 1 1  
Kerosene煤油 1 2 4 4 4 1 1 1  
                   
Animals oils and fats动物油 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矿物润滑油 1 2 4 4 4 1 1 1  
Lubricating oils-synthetic合成润滑油 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矿物基水性流体 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(°C) -30a -40 -50 -45 -30 -30 a -15 -200  
最高持續溫度(°C) 120 120 100 120 120 180 200 250  
最高瞬時溫度(°C) 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.灰铸铁(ASTM A216-B)
125LB 2~12”法兰允许工作压力200psi(1.4Mpa)最高不超过1.6Mpa;
   14~48” 法兰允许工作压力150psi(1.0Mpa);
      PTFE閥座允許工作壓力125psi(0.86Mpa)
 
2.球墨鑄鐵
150LB 法兰最高许用压力250psi
 
六、NACE閥門材料
常用主体材料:碳鋼、不锈钢
常用內件材料:CR13、304、316
材料硬度≤22HRC
對于CR13熱處理淬火+二次回火≤22HRC
17-4PH固溶淬火,二次時效≤33HRC
焊接所有母材、熱影響區、焊縫硬度≤22HRC
焊條含鎳<0.1%
A105硬度≤187HB
 
七、低溫-46°C用材料
主體材料:LCB、LCC、LF2
內件材料:304、316    (F6a不常用,低于-29°C应做冲击试验)
 
八、低溫-196°C用材料
主體材料:CF8、CF8M、304、316
內件材料:304、316
密封面:雙面钴基防止擦傷
 
九、高溫閥用材料
主體材料:WC6、WC9、C5、C12
內件材料:1Cr13(在454°C以上的许用应力不如F304、F316)、ASTM A638 660(0Cr15Ni25Ti2MoAlVB)、20Cr1Mo1V1A
常用密封面材料:雙面钴基防止擦傷
 
十、不鏽鋼材料性能對比
材料 性能對比
316/316L 含Mo提高了耐氯化物和鹵化物腐蝕性,它提供了優秀的高溫拉伸、蠕變、應力斷裂強度。
比304更耐大氣和中等環境腐蝕,耐1~5%稀硫酸到48°C,對某些氧化性酸316的耐腐蝕性不如304。
當溫度在427~817°C之間時易于碳化物沈澱,因而在焊接條件下易于晶間腐蝕,在焊後退火將恢複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°C下免于晶間腐蝕,推薦在焊接情況下碳化物不可避免析出,焊後不必退火。長期暴露于上述溫度範圍可以使材料變脆使它易于晶間腐蝕。
最大持續服務溫度899°C,間歇溫度817°C。
抗氯化物應力腐蝕。
在退火狀態下不硬化、非磁性,在冷作硬化下輕微磁性。
更好的耐氯化物腐蝕。
應用範圍: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°C,由于Cb的添加産生了穩定化的不鏽鋼消除了碳化物的沈澱造成的晶間腐蝕。
比321具有更高的耐腐蝕性,減少形成持續網狀晶界的碳化鉻的趨勢,比304/304L有更好的高溫性能,通常可用于短暫加熱到817°C,可持續在899°C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。
用于高溫化學工藝熱交換管,煉油,高溫蒸汽。
321/321H 是304的含Ti改進型,在熱的碳化沈澱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°C,可持續在899°C下使用。易于被氯離子應力腐蝕。
優秀的現場焊接性能,321H有更高的碳(0.04~0.10%)具有更好的高溫蠕變性能。
用于高溫化學工藝熱交換管,煉油,高溫蒸汽。


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