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阀门材料的材质,阀门材料的温度压力等级

日期:2016-11-19

阀门通常由阀体、阀盖、阀瓣(闸板)、阀座、阀杆、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。  


 
我们称阀体、阀盖的材料为壳体材料(也称主体材料),闸板(阀瓣)、球体、阀座、阀杆、密封座常常称谓内件,此外还有紧固件等。按主体材料分类,人们常常把阀门分为: 
1、非金属材料阀门:如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。 
2、金属材料阀门:如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、合金钢阀门等。
3、金属阀体衬旦阀门:如衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。
 
我们将重点介绍金属材料阀门中的碳钢阀门和合金钢阀门。
 
一、阀门主体材料     
1阀门材料温度压力等级
ASTM A216 WCB    工作压力(psi)         1psi=0.006895MPa

温度°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阀门常用ASTM主体材料
ASTM铸件 ASTM锻件 对应中国牌号 适用温度范围°C 适用介质
碳钢
A216 WCB A105 20 -29~427 水、液化气体、蒸汽、油品、天然气
低温碳钢
A352 LCB A350 LF2 16Mn -46~343 低温介质
A352 LCC A350 LF2 16Mn -46~343 低温介质
高温合金钢
A217 WC1 A182 F1   -29~468 高温介质
A217 WC6 A182 F11 15CrMo -29~593 高温介质
A217 WC9 A182 F22 10Cr2Mo1 -29~593 高温介质
A217 C5 A182 F5 1Cr5Mo -29~593 腐蚀性高温介质
A217 C12 A182 F9   -29~593 高硫氧化性介质
马氏体不锈钢
A217 CA15 A182 F6a 1Cr13 -29~371 450°C以上强度比304低
奥氏体不锈钢(C≤0.08)
A351 CF8 A182 F304 0Cr18Ni9 -196~537 腐蚀性介质
A351 CF8M A182 F316 0Cr18Ni12Mo2Ti -196~537 腐蚀性介质
超低碳奥氏体不锈钢(C≤0.03)
A351 CF3 A182 F304L 00Cr18Ni10 -196~427 腐蚀性介质
A351 CF3M A182 F316L 00Cr18Ni14Mo2 -196~454 腐蚀性介质
特殊合金
A351 CN7M UNS N08020
(ALLOY 20)
  -29~149 氧化性介质和各种浓度的硫酸
蒙乃尔合金M-30C UNS N04400
MONEL 400
  -29~482 氢氟酸,海水
哈氏合金H.B H.C       H.B耐盐酸,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       热碱液和碱性硫化物
 
二、阀门内件材料
1.阀门内件(Trim):阀瓣密封面、阀座密封面、阀杆(销轴)、上密封座及与介质接触的小零件。
常用内件材料列表
内件号 阀瓣密封面 阀座密封面 阀杆 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
 
阀门常用内件材料及使用温度
内件材料 使用温度°C 内件材料 使用温度
304、316 -268~316 17-4PH -40~427
青铜 -273~232 钴基合金(STELLITE 6) -273~816
因科镍合金(INCONEL) -240~649 化学镀镍(ENP) -268~427
蒙乃尔合金MONEL -240~-482 镀铬 -273~316
哈氏合金H.B -198~371 丁晴橡胶(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
镍基合金 -198~316 尼龙(NYLON) -73~93
20号合金(ALLOY 20) -46~316 聚乙烯 -73~93
416型不锈钢40RC -29~427 氯丁橡胶 -40~82
440型不锈钢60RC -29~427    
 
阀门常用密封面材料及适用介质
密封面材料 使用温度°C 硬度(HRC) 适用介质
青铜 -273~232   水、海水、空气、氧气、饱和蒸汽
304、316、304L、316L -268~316 14 蒸汽、水、油品、气体、液化气体、轻微腐蚀且无冲蚀的介质
17-4PH -40~400 40~45 轻微腐蚀且有冲蚀的介质
CR13 -101~400 37~42 轻微腐蚀且有冲蚀的介质
钴基合金(STELLITE 6) -268~650 40~45常温
38(600°C
具有冲蚀和腐蚀性介质
蒙乃尔合金 K
           S
-240~482 27~35
30~38
碱、盐、食品、不含空气的酸溶剂
哈氏合金H.B
         H.C
371
538
14
23
腐蚀性矿酸、硫酸、磷酸、湿盐酸气、无氯酸溶液、强氧化性介质
20号合金 -45.6~316
-253~427
  氧化性介质和各种浓度的硫酸
 
三、螺栓、螺母材料
常用螺栓螺母材料
ASTM螺栓/螺母材料 适用的主体材料
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、阀门密封件
1.填料
阀门用填料一般常用石墨和PTFE填料
石墨填料可分为编织填料和成型填料
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.中腔垫片
PTFE板
石墨板
强力石墨垫
含石墨不锈钢缠绕垫
含PTFE不锈钢缠绕垫
RTJ金属垫
压力密封金属密封环
 
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.软密封阀座
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.软密封材料使用介质及温度
  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脂肪烃 1 2 4 4 2 1 1 1  
Hydrocarbons-aromatic芳香烃 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  
                   
最低温度(°C) -30a -40 -50 -45 -30 -30 a -15 -200  
最高持续温度(°C) 120 120 100 120 120 180 200 250  
最高瞬时温度(°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、蝶阀材料及允许压力
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阀座允许工作压力125psi(0.86Mpa)
 
2.球墨铸铁
150LB 法兰最高许用压力250psi
 
六、NACE阀门材料
常用主体材料:碳钢、不锈钢
常用内件材料:CR13、304、316
材料硬度≤22HRC
对于CR13热处理淬火+二次回火≤22HRC
17-4PH固溶淬火,二次时效≤33HRC
焊接所有母材、热影响区、焊缝硬度≤22HRC
焊条含镍<0.1%
A105硬度≤187HB
 
七、低温-46°C用材料
主体材料:LCB、LCC、LF2
内件材料:304、316    (F6a不常用,低于-29°C应做冲击试验)
 
八、低温-196°C用材料
主体材料:CF8、CF8M、304、316
内件材料:304、316
密封面:双面钴基防止擦伤
 
九、高温阀用材料
主体材料:WC6、WC9、C5、C12
内件材料: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:双面钴基防止擦伤
 
十、不锈钢材料性能对比
材料 性能对比
316/316L 含Mo提高了耐氯化物和卤化物腐蚀性,它提供了优秀的高温拉伸、蠕变、应力断裂强度。
比304更耐大气和中等环境腐蚀,耐1~5%稀硫酸到48°C,对某些氧化性酸316的耐腐蚀性不如304。
当温度在427~817°C之间时易于碳化物沉淀,因而在焊接条件下易于晶间腐蚀,在焊后退火将恢复316原有的耐腐蚀性能。
316L的一般耐腐蚀性能和其他性能和316非常相似,但它在焊接条件或短期427~817°C下免于晶间腐蚀,推荐在焊接情况下碳化物不可避免析出,焊后不必退火。长期暴露于上述温度范围可以使材料变脆使它易于晶间腐蚀。
最大持续服务温度899°C,间歇温度817°C。
抗氯化物应力腐蚀。
在退火状态下不硬化、非磁性,在冷作硬化下轻微磁性。
更好的耐氯化物腐蚀。
应用范围:核能、化工、橡胶、塑料、造纸、制药、纺织;热交换器、冷凝器、蒸化器。
347/347H 含Cb,推荐用于不能足够退火的焊接,也可用于短暂温度冲击从427~871°C,由于Cb的添加产生了稳定化的不锈钢消除了碳化物的沉淀造成的晶间腐蚀。
比321具有更高的耐腐蚀性,减少形成持续网状晶界的碳化铬的趋势,比304/304L有更好的高温性能,通常可用于短暂加热到817°C,可持续在899°C下使用。
347H含有更高的碳(0.04~0.10%)具有更好的高温蠕变性能,改善的耐晶间腐蚀性能。
用于高温化学工艺热交换管,炼油,高温蒸汽。
321/321H 是304的含Ti改进型,在热的碳化沉淀物晶间腐蚀不起作用,Ti的添加消除了晶界碳化铬的形成。比304/304L有更好的高温性能,通常可用于短暂加热到817°C,可持续在899°C下使用。易于被氯离子应力腐蚀。
优秀的现场焊接性能,321H有更高的碳(0.04~0.10%)具有更好的高温蠕变性能。
用于高温化学工艺热交换管,炼油,高温蒸汽。


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