閥門閥體常用材質(zhì)性能詳解

閥門 主要零件的材質(zhì)，首先應(yīng)考慮到工作介質(zhì)的物理性能（溫度、壓力）和化學(xué)性能（腐蝕性）等。同時(shí)，還應(yīng)了解介質(zhì)的清潔程度（有無(wú)固體顆粒）。除此之外，還要參照國(guó)家和使用部門的有關(guān)規(guī)定和要求。
許多種材料可以滿足閥門在多種不同工況的使用要求。但是，正確、合理的選擇閥門的材料，可以獲得閥門*經(jīng)濟(jì)的使用壽命和*佳的性能。
閥門的材質(zhì)，種類繁多，適用於各種不同工況?，F(xiàn)把常用的閥材質(zhì)、內(nèi)件材質(zhì)和密封麵材質(zhì)介紹如下。
閥常用的材質(zhì)

1．灰鑄鐵 灰鑄鐵閥以其價(jià)格低廉、適用範(fàn)圍廣而應(yīng)用在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。它們通常用在水、蒸汽、油和氣體為介質(zhì)的情況下，並廣泛地應(yīng)用於化工、印染、油化、紡織和許多其它對(duì)鐵汙染影響少或冇有影響到的工業(yè)產(chǎn)品上。
適用於工作溫度在–15～200℃之間，公稱壓力PN≤1.6MPa的低壓閥門。
2．黑心可鍛鑄鐵 適用於工作溫度在–15～300℃之間，公稱壓力PN≤2.5MPa的中低壓閥門。適用介質(zhì)為水、海水、煤氣、氨等。
3．球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是鑄鐵的一種，這種鑄鐵，團(tuán)狀或球狀石墨取代了灰鑄鐵中的片狀石墨。這種金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變使它的機(jī)械性能比普通的灰鑄鐵要好，而且不損傷其它性能。所以，用球墨鑄鐵製造的閥門比那些用灰鑄鐵製造的閥門使用壓力更高。適用於工作溫度在–30～350℃之間，公稱壓力PN≤4.0MPa的中低壓閥門。
適用介質(zhì)為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等。
4．碳素鋼（WCA、WCB、WCC）起初發(fā)展鑄鋼是為適應(yīng)那些超出鑄鐵閥和青銅閥能力的生產(chǎn)需要。但由於碳鋼閥總的使用性能好，並對(duì)由熱膨脹、衝擊載荷和管線變形而產(chǎn)生應(yīng)力的抵抗強(qiáng)度大，就使它的使用範(fàn)圍擴(kuò)大，通常包括了用鑄鐵閥和青銅閥的工況條件。
適用於工作溫度在–29～425℃之間的中高壓閥門。其中16Mn、30Mn作溫度為–40～400℃之間，常用來(lái)替代ASTM A105。適用介質(zhì)為飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽。高溫和低溫油品、液化氣體、壓縮空氣、水、天燃?xì)獾取?br> 5．低溫碳鋼（LCB）低溫碳鋼和低鎳合金鋼可以用於低於零度的溫度範(fàn)圍，但不能擴(kuò)大使用到深冷區(qū)域。用這些材料製造的閥門適用於以下介質(zhì)，如海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯。
適用於工作溫度在–46～345℃之間的低溫閥門。
6．低合金鋼（WC6、WC9）低合金鋼（如碳鉬鋼和鉻鉬鋼）製造的閥門可以適用許多種工作介質(zhì)，包括飽和和過(guò)熱蒸汽、冷的和熱的油、天然氣和空氣。碳鋼閥門的工作溫度可以用到500℃，低合金鋼閥可用到600℃以上。在高溫下，低合金鋼的機(jī)械性能比碳鋼要高。
適用於工作溫度在–29～595℃之間的非腐蝕性介質(zhì)的高溫高壓閥門；C5、C12適用於工作溫度在–29～650℃之間的腐蝕性介質(zhì)的高溫高壓閥門。
7．奧氏體不鏽鋼 奧氏體不鏽鋼大約含18%的鉻和8%的鎳。18-8奧氏體不鏽鋼經(jīng)常用來(lái)使用在溫度過(guò)高和過(guò)低以及很強(qiáng)的腐蝕條件下作為閥體和閥蓋材料。以18-8不鏽鋼為基體加入鉬並稍微增加鎳的含量，實(shí)質(zhì)上就增加其抗腐蝕能力。用這種鋼製造的閥門可以大量地應(yīng)用在化工上，如輸送醋酸、硝酸、堿、漂白液、食品、果汁、碳酸、製革液和許多其它的化工產(chǎn)品。
為了適用高溫範(fàn)圍，進(jìn)一步改變材料成分，在這不鏽鋼內(nèi)加入鈮，就是我們所知的18-10-Nb，溫度可以用到800℃。
奧氏體不鏽鋼通常用在很低的溫度下也不會(huì)變脆，所以用這種材料（如18-8和18-10-3Mo）製造的閥門很適於低溫下工作。例如輸送液態(tài)的氣體，象天然氣、沼氣、氧氣和氮?dú)狻?br> 適用於工作溫度在–196～600℃之間的腐蝕性介質(zhì)的閥門。奧氏體不鏽鋼也是非常理想的低溫閥門材料。
8．蒙乃爾合金‘蒙乃爾’是一種具有很好耐蝕性的高鎳—銅合金。這種材料經(jīng)常被用在輸送堿、鹽溶液、食品和許多無(wú)氣酸的閥門上，特彆是硫酸和氫氟酸?！赡藸枴辖鸱浅＿m合於蒸汽、海水和海洋環(huán)境。主要適用於含氟氯酸介質(zhì)的閥門中。
9．哈氏合金 主要適用於稀硫酸等的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的閥門中。
（1）‘哈氏’合金B(yǎng)
這種合金含有60%的鎳、30%的鉬和5%的鐵。它特彆能抵抗無(wú)機(jī)酸的強(qiáng)腐蝕，‘哈氏’合金‘B’對(duì)於各種濃度的鹽酸可以用到沸點(diǎn)溫度，而對(duì)於硫酸來(lái)說(shuō)，在腐蝕性*強(qiáng)的濃度下可以用到70℃。對(duì)於磷酸，它可以在各種條件下，而且‘哈氏’合金‘B’對(duì)於氯化銨、氯化鋅、硫酸鋁和硫酸銨也很適用。
在氧化性氣氛中，‘哈氏’合金‘B’可以用到大約800℃，在還原氣氛中，使用溫度可以更高一些。
（2）‘哈氏’合金C
這種合金是含有15%的鉻和17%的鉬的鎳基合金。在氧化和還原兩種氣氛下，它可以用到1100℃。它對(duì)於鹽酸、硫酸和磷酸有很好的抗腐蝕性。而且在許多情況下，它也可用於硝酸。
‘哈氏’合金‘C’對(duì)於氯化物、氫氯化物、硫化物、氧化鹽溶液和許多其它的腐蝕性介質(zhì)有很強(qiáng)的抗腐蝕性。還特彆適用於氫鹵酸類介質(zhì)，例如氫氟酸。
10．鈦合金 主要適用於各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的閥門中。
11．鑄造銅合金 工業(yè)用的閥門很多是由有色金屬材料製成，主要是青銅和黃銅。製造閥門的青銅合金中銅、錫、鉛、鋅的比例通常為85:5:5:5或87:7:3:3。如果需要無(wú)鋅青銅，必須加以說(shuō)明。青銅的物理強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗腐蝕性使它特彆適合工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)用的青銅閥門的口徑可達(dá)100mm。
青銅閥常用在相對(duì)中等溫度的場(chǎng)合，有些牌號(hào)的青銅可用到280℃左右。在低溫方麵，多數(shù)銅合金具有在很低的溫度下不變脆的特性，這使得青銅廣泛地應(yīng)用在低溫工況下，例如液氧、液氮，其溫度在-180℃以下。
12．20號(hào)合金 在普通不鏽鋼不能勝任的非常嚴(yán)格的情況下，使人*感興趣的一類鋼就是高合金不鏽鋼。也許*常見(jiàn)的一種就是20號(hào)合金鋼。它含有29%的鎳、20%的鉻、外加鉬和銅。這種合金對(duì)於各種溫度和濃度的硫酸都有很強(qiáng)的抵抗能力。另外，在大多數(shù)情況下，它還可用於磷酸和醋酸介質(zhì)，特彆是有氯化物和其它雜質(zhì)的場(chǎng)合。
13．雙向不鏽鋼 雙向不鏽鋼（鐵素體結(jié)構(gòu)或奧氏體結(jié)構(gòu)）的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)。這種鋼含有20%或更多的鉻和5%左右的鎳，以及一定量的鉬，這些合金的強(qiáng)度和硬度比普通的奧氏體不鏽鋼好，而且在硫酸和磷酸的非常惡劣的工況下，抗局部腐蝕的能力很強(qiáng)。
主要適用於工作溫度在–273～200℃之間氧氣管路和海水管路用的閥門中。
14．塑料、陶瓷 這兩種材料都屬於非金屬。非金屬材料閥門的*大特點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)，甚至有金屬材料閥門所不能具備的優(yōu)點(diǎn)。一般適用於公稱壓力PN≤1.6MPa，工作溫度不超過(guò)60℃的腐蝕性介質(zhì)中，無(wú)毒塑料閥門也適用於給水工業(yè)中。塑料、陶瓷閥門一般不能單獨(dú)作為閥體材料使用，需用鋼質(zhì)材料作骨架，內(nèi)襯塑料、陶瓷，我們將在第六章中敘述。常用閥體材料見(jiàn)表1。
表1 常用閥體材料選用表
材 料 常 用 工 況 適 用 介 質(zhì)
類 彆 材 料 牌 號(hào) 代號(hào) PN/Mpa t/℃ 
灰鑄鐵 HT200 Z ≤1.6 ≤200 水、蒸汽、油類等
 HT250  氨≤2.5 氨≥-40 
可鍛鑄鐵 KT30-6
KT30-8 K ≤2.5 300
氨≥-40 
球墨鑄鐵 QT400-18
QT400-15 Q ≤4.0 ≤350 
高矽鑄鐵 NSTSi-1S G ≤0.6 ≤120 硝酸等腐蝕介質(zhì)
上等碳素鋼 ZG200、ZG250、WCA、WCB、WCC C ≤16.0 ≤425 水、蒸汽、油類等
氨、氮?dú)錃獾?br>  A3、10、20、25、35  ≤32.0 ≤200 
鉻鉬合金鋼 12CrMo、WC6
15CrMo
ZG20CrMo I P5410 540 蒸汽類
 Cr5Mo
ZGCr5Mo  ≤16.0 ≤550 油類
鉻鉬釩合金鋼 12Cr1MoV
15Cr1MoV
ZG12Cr1MoV
ZG15Cr1MoV
WC9 V P5714 570 蒸汽類
鎳、鉻、鈦耐酸鋼 1Cr18Ni9Ti
ZG1Cr18Ni9Ti P ≤6.3 ≤200 硝酸等腐蝕介質(zhì)
    -100～-196 乙烯等低溫介質(zhì)
    ≤600 高溫蒸汽、氣體等
鎳鉻鉬鈦耐酸鋼 1Cr18Ni12Mo2Ti
ZG1Cr18Ni12Mo2Ti R ≤20.0 ≤200 尿素、醋酸等
上等錳釩鋼 16Mn
15MnV I ≤16.0 ≤450 水、蒸汽、油品類
銅合金 HSi80-3 T ≤4.0 ≤250 水、蒸汽、氣體類

選擇閥門主要零件的材料，首先應(yīng)考慮到工作介質(zhì)的物理性能（溫度、壓力）和化學(xué)性能（腐蝕性）等。同時(shí)還應(yīng)了解介質(zhì)的清潔程度（有無(wú)固體顆粒）。除此之外，還要參照國(guó)家和使用部門的有關(guān)規(guī)定和要求。 許多種材料可以滿足閥門在多種不同工況的使用要求。但是，正確的、合理的選擇閥門的材料，可以獲得閥門*經(jīng)濟(jì)的使用壽命和*佳的性能。 在閥門零件材料的劃分中，*一般的方法是按殼體所使用的材料劃分：如鑄鐵閥，殼體材料用灰鑄鐵、可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵製成的閥門；鋼閥，殼體用碳素鋼、合金鋼或不鏽耐酸鋼製成的閃；鈦閥，殼體用鈦合金製成的閥門；銅閥，殼體用銅合金製成的閥門；鋁閥，殼體用鋁合金製的閥門；塑料閥，殼體用塑料製成的閥門；陶瓷閥，殼體內(nèi)襯有陶瓷的閥門，等等。5 ~( o1 d4 k7 Q
1、鑄鐵閥 鑄鐵閥以其價(jià)格低廉，製造工藝簡(jiǎn)單，有較好的耐腐蝕性能，廣泛應(yīng)用於國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，是水道、建築設(shè)備、煤氣設(shè)備、船舶、消防設(shè)備、石油化工設(shè)備、煉鐵設(shè)備、食品加工設(shè)備等不可缺少的管路附件。鑄鐵閥的工作溫度範(fàn)圍通常中從環(huán)境（室溫）溫度到225℃以下。但是，由於灰鑄鐵是脆性材料，限製了鑄鐵閥的使用範(fàn)圍。 在鑄鐵閥門中，由於可鍛鑄鐵和球鑄鐵內(nèi)部顯微組織的改變，可鍛鑄鐵的組織近表層為鐵素體，中心部為珠光體，與軟鋼的組織大致相同。球墨鑄鐵是經(jīng)過(guò)添加元素和變質(zhì)處理，且在鑄過(guò)程中獲得球狀石墨，因此，其力學(xué)性能比普通灰鑄鐵要好得多，其使用工作壓力可更高些。 通常，鑄鐵閥門的使用範(fàn)圍規(guī)定如下：5 @1 ?+ ?* w# j6 u! D. C. O9 Z
（1）當(dāng)用於公稱壓力PN≤1.0MPa，工作溫度為—10～200℃，工作介質(zhì)為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等，通常選用牌號(hào)為HT200、HT250、HT300、HT350的灰鑄鐵閥。2 A/ u2 _ {; ]
（2）當(dāng)用於公稱壓力PN≤2.5MPa，工作溫度為—30～300℃，工作介質(zhì)為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等，通常選用牌號(hào)為KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10的可鍛鑄鐵閥。
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（3）當(dāng)用於公稱壓力PN≤4.0MPa，工作溫度為—30～350℃，工作介質(zhì)為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等，通常選用牌號(hào)為QT400-15、QT450-10、QT500-7的球墨鑄鐵閥。 2、鋼閥 由於使用鋼材的種類不同，鋼閥所適用的介質(zhì)也大不相同，儘管鋼閥的價(jià)格比較昂貴，但由於鋼是一種塑性材料，適用範(fàn)圍廣，可以在多種介質(zhì)中應(yīng)用，如鎢、飽和蒸汽和熱蒸汽、高溫和低溫油品、液化氣體、腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)等，因此應(yīng)用非常廣泛。 碳鋼，由於其力學(xué)性能和綜合使用性能優(yōu)異，因此，其使用範(fàn)圍更廣，通常還包括鑄鐵閥及青銅閥（廣泛應(yīng)用於—180℃以下）使用的工況條件。一般在重要的設(shè)備、裝置和管道上都采用堅(jiān)固可靠的鋼製閥門。在介質(zhì)為可燃性氣體、液體，毒性氣體、液體，易燃易爆性介質(zhì)，壓縮氣體，液化氣體，動(dòng)力裝置的管道上，以及其它類似的場(chǎng)合，必須使用鋼製閥門。 特碳鋼和低鎳合金鋼可用於工作溫度低於零度的工況，但不能使用到深冷的區(qū)域。用這些材料製造的閥門，可能適用於海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介質(zhì)。 耐腐蝕鋼材包括不鏽鋼、特種不鏽鋼、“蒙乃爾”合金，哈斯特洛依“B”，哈斯特洛依“C”，不鏽耐酸鋼等。 不鏽鋼耐酸鋼閥門可以廣泛應(yīng)用於化工和食品行業(yè)。如輸關(guān)醋酸、硝酸、硫酸、堿、西漂白液、食品、果汁、碳酸、製革液和其它許多化工產(chǎn)品的管路上。超低碳奧氏體不鏽耐酸鋼閥門，通常用於在低溫下輸送液態(tài)氣體，如天然氣、沼氣、氧氣和氫氣等。特種不鏽鋼閥門有很好的耐腐蝕性能，通常用於輸送各種溫度和濃度的硫酸的管道和裝置上?！懊赡藸枴焙辖痖y門，主要用於輸送堿、鹽溶液，食品和許多無(wú)機(jī)酸，特彆是硫酸和氫氟酸的管道和裝置上。此外，這類閥門還可用於蒸汽和海水的管道上。鎳閥，對(duì)於堿和鹽溶液具有極強(qiáng)的耐腐蝕能力，通常用在產(chǎn)品輸送中，要求確保高純度的工況。