阀门常用材料及配件的选择.docx

1、阀门常用材料及配件的选择阀门常用材料及配件的选择1主体材料 2一、概述： 2二、材料大类： 2三、阀门常用主体材料 3四、其它材料 82常见零件材料 9一、概述 9二、密封面材料 9三、阀杆 13四、阀杆螺母 143焊材 15一、概述： 15二、对焊工的要求 15三、对焊条的保管要求 164垫片 17一、概述： 17二、各种垫片使用温度范围 175填料 19一对填料自身的要求 19二常用填料品种 19三注意事项 206紧固件 211主体材料一、概述：按使用工况分，现行国内外钢制阀门常用的主体材料 按工况条件：普通碳钢（WCB WC（等）普通低温钢（LCB、LC2 LC3等）高温钢（WC6 WC

2、9 ZG15Cr1M等不锈钢（CF8、CF8M CF3 CF3M等）。按成型方法分，一般情况下采用铸件的形式较多。 但由于有些工况条件要求不允许采用铸件或采用其他类毛坯更为合理等情 况下, 便应根据具体情况选用锻件、 锻焊或板焊等结构 ,就需要采用铸件的变形合 金。其变形合金与铸件的性能要求一般相同 , 但其化学成分略有差别 , 其原因是 在保证性能的前提下 , 铸件需要有较好的铸造性能 , 其他的变形合金材料应有较 好的塑性以便加工。阀门主体材料的变形合金主要有锻件、板材和管材。 这样按材料的成型工艺不同 , 其主体材料又可分为铸件、锻件、板材和管材二、材料大类：阀体、阀盖和闸板（阀瓣）是阀

3、门主要零件之一，直接承受介质压力，所 用材料必须符合“阀门的压力与温度等级”的规定。常用材料有下面几种：1、 灰铸铁：灰铸铁适用于公称压力 PNC I.OMPa温度为10C200r的 水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。 灰铸铁常用牌号为： HT200、HT250、HT300、 HT350。2、 可锻铸铁：适用于公称压力 PNC 2.5MPa,温度为30300E的水、蒸汽、空气及油介质，常用牌号有： KTH30006、KTH33008、KTH35010。3、 球墨铸铁：适用于 PNC 4.0MPa,温度为30350E的水、蒸汽、空气 及油品等介质。常用牌号有：QT4015、QT4510、QT50

4、0-7。鉴于目前国内 工艺水平，各厂参差不齐，用户又往往不易检验。根据经验，建议PNC2.5MPa, 阀门还是采用钢制阀门为安全。4、 耐酸高硅球墨铸铁：适用于公称压力 PNC 0.25MPa,温度低于120C的 腐蚀性介质。5、 碳素钢：适用于公称压力PNC 32.0MPa温度为30425C的水、蒸汽、 空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1WCBZG25及优质钢20、 25、 30 及低合金结构钢 16Mn。6铜合金：适用于PNC 2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质， 以及温度40250C的蒸汽介质，常用牌号为ZCuSn10Zn2锡青铜），H62、Hpb59 1 （

5、黄铜）、QAZ1 2、QA1 4（铝青铜）。7、 高温钢：适用于公称压力PNC 17.0MPA温度C 570E的蒸汽及石油产品。 常用牌号有 ZGCr5Mo,1Cr5M0.ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V,12CrMoV,WC6等牌号。 具体选用必须按照阀门压力与温度规范的规定。8、 低温钢，适用于公称压力PNC 6.4Mpa,温度一 196C乙烯，丙烯，液态 天然气，液氮等介质，常用牌号）有 ZG1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti、 ZG0Cr18Ni99、 不锈耐酸钢，适用于公称压力 PNC6.4Mpa、温度C 200C硝酸，醋酸等 介质，常用牌号有 Z

6、G0Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni10耐硝酸 ，ZG0Cr18Ni12Mo2T、 ZG1Cr18Ni12Mo2Ti耐酸和尿素 。三、阀门常用主体材料1 、碳素钢1 ）碳素钢铸件 适用于非腐蚀性介质，在某些特定条件下，如在一定范围内的温度，浓度 条件下也可用于某些腐蚀性介质。适用温度-29 C 425C。（常用于水、蒸气、油 等非腐蚀介质）目前国内采用的现行标准是 GB12229-89通用阀门碳素钢铸件技术条件， 材料牌号为 WCA WCB WCC该标准是参照美国材料实验协会标准 ASTMA216高 温用可熔焊碳钢铸件标准规范 制定的。另外国内还常用ZG230-450ZG25等，常 用W

7、C代替。国外一般都制定了用于阀门主体材料的碳钢铸件标准。国际上常用的为ASTMA216/A216M中的 WCA WCB WCC其牌号的基本含义是：W 表示可焊接的,C 表示为铸造的,A、B C则表示碳素铸钢的强度等级,其中A为较低强度的,B为中 等强度的,C为较高强度的。一般最常用的为中等强度的 WCB卑号的可焊接的碳 素铸钢。当强度要求较高时，应采用WCC因为WC（中的Mn的含量较高，对钢的强 化作用提高，cs值也随之提高。2）碳素钢锻件 我国根据需要也制定了适用于阀门主体材料要求的碳钢锻件标准。其常用的有 GB12228和 JB472&制造锻造阀门主要承压件、阀体、阀盖的材料最常用的牌号是

8、 GB69优质 碳素钢结构钢技术条件中的 20.25.30.35.40 以及25Mn.般习惯上中压锻钢 阀采用25号钢制作承压件，35号40号用于制作PN16.0Mpa PN32.0Mpa锻造角 式高压阀承压件。PN14.0Mpa的缩径锻钢阀承压件常用25或25Mn制作。应注意 锻件锻造后必须进行热处理， 25号钢（包括 25号）以下采用正火处理。国内阀门主体常用碳钢锻件材料化学成分及力学性能引进装置进入我国后， 国外进口的锻造碳素钢阀门如 800磅级锻钢阀采用的材料是 ASTMA105 注意事项 ：ASTMA10并不是我国的25号钢或25Mn钢，虽然其主要化学成分相当于 我国的25Mn但AS

9、TMA10对其杂质元素Cu Ni、Cr、Mo V、Nb的控制以及 C Mn的含量的关系都有控制要求。锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据产品设计要求决定的， 对于低碳钢只要化学成分合格， 正火的热处理工艺正确， 他的力学性能就是一定 的，不象中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回火温度得到不同的力学性能。 对 于锻造高压阀门如PN16.0Mpa.PN32.0Mpa或更高压力的锻钢阀由设计决定采用 的材料应达到的机械性能。 根据所要求的机械性能确定回火温度， 以达到材料的 性能符合设计要求。ASTMA10为适用于阀门主体材料的碳钢锻件标准。标准中对材料的化学成分和力学性能进行了规定 , 同时

10、还对钢材的冶炼方法 , 制造要求、热处理方式和化 学成分及力学性能的执行标准都作出了规定。2、普通低温钢1)低温钢铸件：一般低温系指小于-29 C至-196 C范围内。小于-196 C至-269 C为超低温范 围。石化企业规定低于-20 C就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低 温下韧性急剧下降，脆性上升，这种现象叫材料的冷脆现象。ASTMA352/352M标准中规定了适用于低温工况条件下阀门主体材料的马氏 体和铁素体钢的铸件。该标准中共有 LCA、 LCB、 LCC、 LC1、 LC2、 LC2-1 、 LC3、 LC4 LC9和CA6NM等 9种低温钢铸件牌号,其适用的低温等级从-3

11、2(LCA)-196 C (LC9) 。钢号中的L表示低温用钢,C表示材料的类型为铸件，后面的A、B、C表示属 于碳钢类系列 , 是按钢适用温度的高低排列 ,越排后的其力学性能越好、 低温性能 越好及冲击试验的温度越低,分别是LCA(-32 C)LCB和LCC(-46C )。虽然LCB 与LCC的冲击试验温度都是-46 C ,但3个试样的平均值和3个试样中的最小值 LCC都大于LCB第3位用阿拉伯数字表示的表明其是属于合金钢类 , 数字越大表明其低温性 能越好，低温冲击试验的温度越低。分别是LC1(-59 C )LC2和 LC2-1(-73 C )LC3(-101 C)LC4(-115 C)L

12、C9(-196 C)。其中常用的 LCB LC1、 LC2和LC3已被转化为我国的阀门用低温钢铸件标准 JB/T7248,按其主要化学元 素依次被称为低温碳钢、0.5MO钢、2.5Ni钢、3.5Ni钢。注：低温冲击试验用铁素体钢如LCA LCB LCC LC1、LC2 LC3制造的低温阀们主要零件特 别是铸件，在低温下有明显的低温脆性，在低温下使用时必须达到一定的韧性， 在低温下使用必须达到一定的韧性指标才能使用。 因此，这些材料要进行最低使 用温度下的冲击试验。其方法是把试块放在冷却介质中浸 15 分钟，然后在 5秒 钟内迅速试验完毕。冲击试样为夏氏 V形缺口冲击试样(10mM 10mrh。

13、上述各 种材料的冲击能量指标即为夏氏 V形缺口冲击试样(10mm 10mr)i指标。ASTMA352/A352及 JB/T7248中常用低温钢铸件化学成分和力学性能2)低温钢锻件：ASTMA350/350I中的LF1、LF2、LF3.JB4727为我国低温压 力容器用碳素钢和低合金钢锻件标准 , 阀门主体材料可以选用。在该标准中列出 了 20D16MnD16MnMo、09Mn2VD09MnNiD20MnMoD08MnNiCrMoV和 10Ni3MoVD 等8种钢号。4 、高温铬钼钢：高温情况下金属材料的力学性能与常温下的力学性能存在很大差异 , 其总 的特点是温度越高 ,强度越低。而且在一定应

14、力的作用下 , 变形量随着时间的增加 而增大。这种现象就是金属的蠕变现象。1 )高温钢铸件：ASTMA217/A217中的高温承压用马氏体不锈钢和合金钢铸件适用于高温工 况条件的阀门主体材料。在该标准中共包括 1 个牌号的马氏体不锈钢和 9个牌号 的铁素体合金钢,按钢种可分碳钼钢(WC1)镍铬钼钢(WC4 WC5)铬钼钢(WC6 WC9WC11 C5 C12)和铬钼钒钢(CA12、CA15)。钢中的W表示为可焊接性,说明 其具有较良好的焊接性能。 C 表示为铸钢 , 后面的数值表示高温合金钢适用工作 温度高低的排列顺序。数值越大 , 表示其适用温度越高。以介质为水和蒸气为例。其可焊性的几种 高

15、温钢的最高使用温度分别是 ：WC1(W 450 C )WC4( 540 C)WC5(W 565 C ) WC60595C )WC90 600C)等。在ASMEB1613中规定,当连接形式采用法兰连 接时,使用温度的最高限额为 540C ,当超过540C时,适用的最高温度只适用于 对焊连接的阀门。在这些钢种及钢的牌号中,使用最广泛的应属铬钼钢中的 WC6 WC9W C5 WC6和WC旷泛应用于电力和热力系统等介质为水和蒸气的高温高压状态中 ，虽然这两个钢号我国没有正式转化为国内标准 , 但在 JB/T3595 电站阀门的技术条 件中，已列入其选用的材料，并对其压力2温度等级做出了具体规定。C5适

16、用于 含 S 热态石油介质 , 同时还具有抗氢腐蚀能力 , 因此广泛应用于石油炼制及乙烯 生产含硫介质的高温中。 用于介质为蒸汽和油品的阀门 , 应有足够的安全可靠性 , 通常规定的工作温度是 WCI6 540C ,WC9C 570,C5250,两密圭寸面间最小硬度 差HB50阀杆硬度HB200-275,上密封座硬度HB250。有些产品没有标准规定， 就要根据具体情况来进行选择。二、密圭面材料1、材料：关闭件的密圭面是阀门的主要工作面之一，选材是否合理以及它 的质量状况直接影响阀门的功能。1）阀门密圭面的工作条件 由于阀门用途十分广泛，因此阀门密圭面的工作条件差异很大。压力可以 从真空到超高压

17、，温度可以从-269 C到816C、有些工作温度可达1200C。工作 介质从非腐蚀介质到各种酸、 碱等强酸腐蚀性介质。 从密圭面的受力情况来看它 受挤压、剪切。从摩擦学的角度来看有摩擦磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损冲蚀 等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相应的密圭材料。a. 磨粒磨损 这是粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料 表面，在接触表面就会划出一条微小的沟槽， 此沟槽所脱落的材料碎屑或疏松粒 子的形式被推离物体的表面。b. 腐蚀磨损 金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的 部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，

18、就会清 除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。C.表面疲劳腐蚀反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片 和凹坑，最终导致表面的破坏。d.冲蚀材料损坏是由锐利的粒子冲撞物体而产生的。它与磨粒磨损相似，但表面 很粗糙。e.擦伤：擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏能和寿命。2） 对密封面材料的要求理想的密封面要耐腐蚀、抗擦伤、耐冲蚀、有足够的挤压强度、在高温下 有足够的抗氧化性和抗热疲劳性，密封面材料与本体有相近似的线膨胀系数， 有 良好的焊接性能，加工性能。上述的这些要求是理想状态，不可能有这样十全十美的材料，因此，选材 是要视具体情况解

19、决主要矛盾。3） 密封面材料的种类常用密封面材料分为两大类，软质材料和硬质材料。1 软件材料1天然橡胶NRC 85盐类.盐酸.金属的涂层溶液.水.湿氯气.2氯丁橡胶CRC 85动物油植物油无机润滑油及 PH值变化很大的腐蚀性泥浆3丁基橡胶IIR 100抗腐蚀.抗磨损.能耐绝大多数无机酸和酸液4丁腈橡胶NBRC 85水.油品.废液等5乙丙橡胶（三元乙丙）EPDM/EPIW 120盐水.40%硼水.5%15%硝酸及氯化钠等6氯磺化聚乙烯合成橡胶CSMC 100耐酸性好7硅橡胶SI 200耐高温.低温.电绝缘性好.化学惰性大8氟橡胶FPM/VITONC 200耐介质腐蚀优于其他橡胶.抗辐射.耐酸9聚

20、四氟乙烯PTFE/TFEW 150耐热.耐寒性优.耐一般化学药品溶剂和几乎所有液体10聚醛乙丙烯FEP/F46 150高温下有极好的耐化学性.耐阳光.耐候性11可熔性聚四氟乙烯PFA/Fs-4100 w 180多种浓度硫酸.氢氟酸.王水.高温浓硝酸.各种有机酸.强碱12对位聚苯PPLW 300基本同聚四氟乙烯13尼龙（聚酰氨）NYLONS 80耐碱.氨2 硬材料硬质材料的密封面主要是各种金属，如铜合金、不锈钢、硬质合金等铜合金：JB/T5300通用阀门材料中规定的灰铸铁阀、可锻铸铁阀、球墨铸钢阀的铜合金密封面材料牌号有：铸铝黄铜 ZCuZn25AI6Fe3Mn3铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb

21、2铸铝青铜ZCuAL9Mn2ZuAI9Fe4Ni4Mn2.当然还有其他牌号如 H64巴氏合金（ZChPbSb16-16-2铝锑轴承合金）等。铜合金在水或蒸汽中的乃 腐蚀性和耐磨性都较好，但强度低不耐氨和氨水腐蚀，适用于介质温度w 250C。 但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀，熔点低，强度低，适用于温度w 70C PN1.6MPa氨阀。铬不锈钢铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，常用于水蒸汽油品等非腐蚀性介质，温度 w 425C的碳素钢阀门。但耐擦性能较差，特别是在大比压的情况下使用很易擦 伤。试验表明比压在20MPa下耐擦伤较好。对于高压小口径阀门常采用棒材或锻 件，其牌号为1Cr13.2Cr13.3Cr13制

22、作的整体阀瓣.密封面经表面淬火（或整体 淬火）其硬度值对 2Cr13.HRC41473Cr13HRC465为宜。国外标准中如 API600BS1873中对ASTMA182F6*寸于大口径阀门其密封面往往采用堆焊下面介 绍的几种堆焊焊条：1.堆507符合GBEDCr-AI-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。焊层有空淬特性，一般不需热处理，硬度均匀，亦可在 750 C 800C退火软化。当加热至900C 1000C空冷或油淬后可重新硬化。焊前须将工件预热至300C以上（也 有资料介绍不需预热（阀门堆焊技术）。焊后空冷HRO 40,焊后如进行不同热 处理可获得相应硬度。2.堆507钼符合GBED

23、Cr-A2-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。有空淬特性，焊前不预热，焊后不处理，焊后空冷 HRO 373.堆577铬锰型阀门堆焊焊条符合 GBEDCrMn-C-1焊前不预热，焊后不处理抗裂性好，HRO28与堆507钼配合使用说明(1)507Mo和D577两种焊条是为代替Cr13型焊条堆焊有硬度差的阀门 密圭寸面面配套研制的。D507MC堆焊金属硬度较高，用于闸板；D577堆焊金属硬 度较低，用于堆焊阀体或阀座密封面。 两者组成的密封面可获得良好的抗擦伤性 能。(a)堆焊层的高度加工后应在5mm以上保证硬度和成分稳定。(b)堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大，以防止焊条成分发生 变

24、化影响焊接质量。(3)硬质合金 硬质合金中最常用的是钴基硬质合金，也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀、耐磨、抗擦伤、特别是红硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度，此 外加工工艺性适中，其许用比压 8.0MPa10.0MPa适用温度范围-196 C 650C 特殊结合可达816C。但是，它在硫酸，高温盐酸中不耐腐蚀，在一些氯化物中不耐腐。常用牌号：STELLITEN0.6符合 AWSECoCr-AGBEDCoCr-A也相当 D802 (堆 802)焊前根据工件大进行 250C 400C预热。焊时控制层间温度 250C，焊后 600C 750C保温12小时后随炉缓冷或将工件置于干燥和预热的沙缸或

25、草灰中 缓冷。其它牌号：STELLITENO.12符合 AWSECoCr-BGBEDCr-B-0也相当堆 812,焊 后HRO41以上两种是钻基硬质合金电焊条，钻基硬质合金还有焊丝，可以进行 氧一乙炔堆焊或钨极氩弧焊牌号：STELLITENO.&旱丝符合AWS RCoCr-A也相当 HS111,常温硬度 HRC4046 STELLITENO.12符合 AWS ECoCr-B也相当 HS112 常温硬度HRC445Q硬质合金(钻基)焊接都对工件预热，焊时控制层间温度，焊后处理，要 根据焊接工艺焊条说明书施焊。(4)等离子喷焊密圭面 等离子喷焊用的是合金粉末，类型有铁基合金粉末，镍基合金粉末和钻基合金粉末。喷焊有许多优点，省材料，质量好，但需要大的设备投资。(5)表面处理后作密圭面。有些阀类的关闭件不能堆焊如球阀的球体。 如果是Cr不锈钢制的球体可通过热处理来提高表面硬度，如果是奥氏体钢制作的球体由于其表面很软就要用表 面处理的方法来提高表面硬度，在提高硬度的同时还要考虑处理后表面的耐腐蚀。常用的表面处理办法有：镀硬铬、化学镀镍、镀镍磷合金、氮化、多元复 合氮化等。(1)不锈钢密封面不锈钢密封面大多为本体材料做