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        閥門主要零件材料介紹
        發布日期: 2021-6-15
         

          制造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。 制造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇: 1、工作介質的壓力、溫度和特性。 2、該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。 3、有較好的工藝性。 4、在滿足以上條件情況下,要有較低的成本。
           閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料 閥體、閥蓋和閘板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規定。常用材料有下面幾種:
        一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用于公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為:HT200、HT250、HT300、HT350。

        二、可鍛鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質,常用牌號有:KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。

        三、球墨鑄鐵:適用于PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。常用牌號有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鑒于目前國內工藝水平,各廠參差不齊,用戶又往往不易檢驗。根據經驗,建議PN≤2.5MPa,閥門還是采用鋼制閥門為安全。

        四、耐酸高硅球墨鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低于120℃的腐蝕性介質。

        五、碳素鋼:適用于公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn。 六、銅合金:適用于PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質,以及溫度-40~250℃的蒸汽介質,常用牌號為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。

        七、高溫鋼:適用于公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產品。常用牌號有ZGCr5Mo,1Cr5M0. ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規范的規定
        。 八、低溫鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態天然氣,液氮等介質,常用牌號)有ZG1Cr18Ni9 、0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 、ZG0Cr18Ni9。

        九、不銹耐酸鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質,常用牌號有ZG0Cr18Ni9Ti 、 ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。

        二、 密封面材料

           密封面是閥門最關鍵的工作面,密封面質量的好壞關系到閥門的使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。 通常分兩大類:
        (一) 軟質材料 1、 橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等) 2、 塑料(聚四氟乙烯,尼龍等)
        (二) 硬密封材料 1、 銅合金(用于低壓閥門) 2、 鉻不銹鋼(用于普通高中壓閥門) 3、 司太立合金(用于高溫高壓閥門及強腐蝕閥門) 4、 鎳基合金(用于腐蝕性介質)

        三 、 閥 桿 材 料

        閥桿在閥門開啟和關閉過程中,承受拉、壓和扭轉作用力,并與介質直接接觸,同時和填料之間還有相對的摩擦運動,因此閥桿材料必須保證在規定溫度下有足夠的強度和沖擊韌性,有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性,以及良好的工藝性。常用的閥桿材料有以下幾種。
        一、碳素鋼
        用于低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時,一般選用A5普通碳素鋼。
        用于中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時,一般選用35優質碳素鋼。
        二、合金鋼
        用于中壓和高壓,介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時,一般選用40Cr(鉻鋼)。用于高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時,可選用38CrMoALA滲氮鋼。用于高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時,一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。
        三、不銹耐酸鋼S
        用于中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質,可選用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不銹鋼。用于腐蝕性介質時,可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉淀硬化鋼。
        四、耐熱鋼
        用于介質溫度不超過600℃的高溫閥門時,可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。

        四 、閥桿螺母材料 閥桿螺母在閥門開啟和關閉過程中,直接承受閥桿軸向力,因此必須具備一定的強度。同時它與閥桿是螺紋傳動,要求摩擦系數小,不生銹和避免咬死現象。
        一、銅合金 銅合金的摩擦系數較小,不生銹,是目前普遍采用的材料之一。對于Pg<1.6Mpa的低壓閥門可采用ZHMn58-2-2鑄黃銅。對Pg16-6.4Mpa的中壓閥門可采用ZQAL9-4無錫青銅。對于高壓閥門可采用ZHAL66-6-3-2鑄黃銅。
        二、鋼 當工作條件不允許采用銅合金時,可選用35、40等優質炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不銹耐酸鋼。工作條件不允許指下列情況。
        1、用于電動閥門上,帶有瓜形離合器的閥桿螺母,需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
        2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時,如對銅有腐蝕的氨介質。選用鋼制閥桿螺母時,要特別注意螺紋的咬死現象。

        五、 緊固件、填料及墊片材料

        一、緊固件材料 緊固件主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊固件在閥門上直接承受壓力,對防止介質外流起關重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與沖擊韌性。根據介質壓力和溫度選擇緊固件材料時可按表5-1選擇。

        名稱 公稱壓力 Pg (Mpa) 介 質 溫 度 (℃)
        300 350 400 425 450 530
        螺栓 雙頭 螺栓 1.6-2.5 A3 35 30CrMoA _
        4.0-10.0 35 35CrMoA 25Cr2MoVA
        16.0-20.0 30CrMoA 35CrMoA 25Cr2MoVA
        螺母 1.6-2.5 A3 30 35 _
        4.0-10.0 30 35 35CrMoA
        16.0-20.2 35 35CrMoA

                               表5-1
        選用合金鋼材料時必須經過熱處理。對緊回件有特殊耐腐蝕要求時,可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。

        二、填料材料
        在閥門上,填料是用來充填閥蓋填料室的空間,以防止介質經由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。
        1、 對填料的要求
        1) 耐腐蝕性好,填料與介質接觸,必須能耐介質的腐蝕。
        2) 密封性好,填料在介質及工作溫度的作用下不泄漏。
        3) 摩擦系數小,以減小閥桿與填料間的摩擦力矩。

        2、 填料的種類 填料可分為軟質填料及硬質填料兩種:
        1)軟質填料:系由植物質,即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質,即石棉纖維,或由石棉纖維內夾金屬絲和外涂石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及近年來新發展的柔性石墨填料材料。植物質填料較便宜,常用于100℃以下的低壓閥門;礦物質填料可用于450-500℃的閥門。近年來使用橡膠O型圈做填料的結構在逐步推廣,但介質溫度一般限制在60℃以下。高溫高壓閥門上的填料也有采用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
        2)硬質填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而成型的填料,金屬填料使用較少。

        3、 填料的選擇 選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇,常用的材料有以下幾種:
        1)油浸石棉繩,可按表5-2選擇。
        2)橡膠石棉繩:可按表5-3選擇。
        3)石墨石棉繩:石棉繩上涂有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達到16Mpa,一般適用于高壓蒸汽上。近后來又逐步采用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
        4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上,但溫度不得起過200℃。一般采用壓制或棒料車制而成,形狀如圖5-1所示。 名 稱 牌 號 形 狀 規 格 (直徑或方形邊長) 適用極限壓力 kgf/cm2 適用極限溫度 (℃) 用途
        油 浸 石 棉 繩 YS450 F 3.4.5.6.8.10 13.16.19.22.25 60 450 用于水蒸氣、空氣、 石油產品
        Y 5.6.8.10.13 16.19.22.25
        N 3.5.6.8.10.13 16.19.22.25
        YS350 F、Y、N 3.5.6.8.10.13 16.19.22.25. 45 350
        YS250 F、Y、N 3.5.6.8.10.13. 16.19.22.25 45 250

        表5-2
        注:形狀代號F表示方的,穿心或一至多層編結;Y表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多層編結;N表示扭制的。

        名 稱 牌 號 規 格 (直公式或方形邊長) 適用極限壓力 kgf/cm2 適用極限溫度 (℃) 用 途
        橡膠 石棉 盤根 XS450 3 . 4 . 5 . 6 . 8 10 . 13 . 16 . 19 22 . 25 . 28 60 450 用于蒸汽 、石油產 品
        XS350 45 350
        XS250 45 250
        表5-3

        三、墊片材料
        墊片是用來充填兩個結合面(如閥體和閥蓋之間的密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質從結合面間泄漏。
        1、 對墊片的要求 墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度,以保證密封。同時要具有良好的耐腐蝕性。
        2、 墊片材料的種類和選擇 墊片可分為軟質和硬質兩種,軟質一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,聚四氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。墊片的形狀有很多,有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。金屬墊片的材料一般用08、10、20優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9不銹鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用于高溫高壓閥門。非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達到密封。適用于低溫低壓閥門。墊片材料可按表5-4選擇。

        墊 片 材 料 介 質 應用范圍
        壓力(Mpa) 溫度(℃)
        厚紙板 水、油類 ≤10 40
        油浸紙板 水、油類 ≤10 40
        橡膠板 水、空氣 ≤6 50
        石棉板 蒸汽、煤氣 ≤6 450
        聚四氟乙烯 腐蝕性介質 ≤25 200
        橡膠石棉板XB-450 水蒸汽、空氣、煤氣 ≤60 450
        XB-350 水蒸汽、空氣、煤氣 ≤40 350
        XB-200 水蒸汽、空氣、煤氣 ≤15 200
        耐油橡膠石棉板 油類 160 30
        08鋼與XB-450充填 蒸汽 100 450
        08鋼與XB-350充填 蒸汽 40 350
        1Cr13、0Cr13石棉充填 蒸汽 100 600
        08鋼與耐油橡膠石棉充填 油類 100 350
        銅 水蒸汽、空氣 100 250
        鋁 水蒸汽、空氣 64 350
        10鋼、20鋼 水蒸汽、油類 200 450
        1Cr13 蒸汽 200 550
        1Cr13Ni9 蒸汽 200 600

        表5-4

        制造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。
        制造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇:
        1、工作介質的壓力、溫度和特性。
        2、該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。
        3、有較好的工藝性。
        4、在滿足以上條件情況下,要有較低的


         
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