阀门材料如何选择
2023/11/11
选择阀门主要零件的材料,首先应考虑到工作介质的物理性能(温度、压力)和化学性能(腐蚀性)等。同时还应了解介质的清洁程度(有无固体颗粒)。除此之外,还要参照国家和使用部门的有关规定和要求。
许多种材料满足阀门在多种不同工况的使用要求。但是,正确、合理地选择阀门材料,可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。
在阀门零件材料的划分中,最一般的方法是按壳体所使用的材料划分:如铸铁钢,壳体材料用灰铸铸铁或球墨铸铁制成;钢阀,壳体用碳素钢、合金钢或不锈耐酸钢制成;钛阀,壳体用钛合金制成;铜阀,壳体用铜合金制成;铝阀,壳体用铝合金制成;塑料阀,壳体用塑料制成;陶瓷阀,壳体内衬有陶瓷等。
1、铸铁阀
铸铁阀以其价格低廉、制造工艺简单、有较好的耐腐蚀性能,广泛应用于国民经济各个部门,是水道、建筑设备、煤气设备、船舶、消防设备、石油化工设备、炼铁设备、食品加工设备等不可缺少的管路附件。铸铁阀的工作温度范围通常从环境(室温)温度到225℃以下。但是,由于灰铸铁是脆性材料,限制了铸铁阀的使用范围。
在铸铁阀们中,由于可锻铸铁和球墨铸铁内部显微组织的改变(可锻铸铁的组织近表层为铁铸体,中心部为珠光体,与软钢的组织大致相同;球磨铸铁是经过添加元素和变质处理,且在铸造过程中获得球状石墨),因此,其力学性能比普通灰铸铁要好的多,其使用工作压力可更高些。
通常,铸铁阀门的使用范围规定如下:
1)当用于公称压力 PN≤1.0MPa,工作温度为-10~200℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等时,通常选用牌号为 HT200、HT250、HT300、HT350的灰铸铁钢
2)当用于公称压力 PN≤2.5MPa,工作温度为-30~300℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等时,通常选用牌号为 KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10的可锻铸铁钢
3)当用于公称压力 PN≤4.0 MPa,工作温度为-30~350℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等时,通常选用牌号为 QT400-15、QT450-10、QT500-7的球墨铸铁钢
2、钢阀
由于使用钢材的种类不同,钢阀所适用的介质也不大相同,尽管钢阀的价格比较昂贵,但由于钢是一种塑性材料,适用范围广,可以在多种介质中应用,如钨、饱和蒸汽和热蒸汽、高温和低温油品、液化气体、腐蚀性强的介质等,因此应用非常广泛。
碳钢由于其力学性能和综合使用性能优异,因为使用范围更广,通常还包括铸铁阀及青铜阀(广泛应用于-180℃以下)使用的工况条件。一般在重要的设备、装置和管道上都采用坚固可靠的钢制阀门。在介质为可燃性气体、液体,毒性气体、液体,易燃易爆炸性介质,压缩气体,液化气体,动力装置的管道上,以及其他类似的场合,必须使用钢制阀门。
特种钢和低镍合金钢可用于工作温度低于0℃的工况,但不能使用到深冷的区域。用这些材料制造的阀门,可适用于海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介质。
耐腐蚀钢材包括不锈钢、特种不锈钢、“蒙乃尔”合金,哈斯特洛依“B”,哈斯特洛依“C”,不锈钢耐酸碱等。
不锈耐酸钢阀门可以广泛应用于化工和食品行业,如输送醋酸、硝酸、硫酸、碱、稀漂白液、食品、果汁、碳酸、制革液和其他许多化工产品的管路上。超低碳奥氏体不锈耐酸钢阀门,通常用于在低温下输送液态液体,如天然气、沼气、氧气和氢气等。特种不锈钢阀门有很好的耐腐蚀性能,通常用于输送各种温度和浓度硫酸的管道和装置上。“蒙乃尔”合金阀门,主要用于输送碱、盐溶液,食品和许多无机酸,特别是硫酸和氢氟酸的管道和装置上。此外,这类阀门还可用于蒸汽和海水的管道上。镍阀,对于碱和盐溶液具有极强的耐腐蚀能力,通常用在产品输送中要求确保高纯度的工况。“哈式”合金阀门,主要用于输送氯化铵、氯化锌、硫酸铝、硫酸铵、盐酸等强腐蚀性介质的管道和装置上。
耐腐蚀材料制成的阀门,由于工艺复杂,价格昂贵,因此,在选用时,应有足够的依据,以便获得最经济的使用价值。
通常,各种钢制阀门的使用范围规定如下:
1)用于公称压力 PN≤32.0MPa,工作温度为-30~450℃,工作介质为水、蒸汽、空气、氨、氢气、氮气及石油产品等,通常选用牌号为WCA 、WCB、WCC的碳素钢;牌号为20、25、30、35的优质碳素结构锻件;或牌号为16Mn的低合金结构钢锻件。
2)用于工作压力 PN≤17.0MPa,工作温度≤550℃,工作介质为蒸汽及石油产品等时,通常选用牌号为ZG15Cr5Mo 的铬钼钢铸件;牌号为 ZG20Cr1Mo1V、ZG15Cr1Mo1V 的铬钼钒钢铸件;牌号为 1Cr5Mo 的铬钼钢锻件;或牌号为12Cr1Mo1V,12Cr1Mo1VA 的铬钼钒钢锻件。
3)用于公称压力 PN≤6.4Mpa,工作温度-196℃,工作介质为乙烯、丙烯,液态天然气及液氮等时,通常选用牌号为 ZG0Cr18Ni19、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti 的奥氏体不锈耐酸钢铸件,或牌号为 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、00Cr18Ni9Ti 的奥氏体不锈耐酸钢锻件。
4)用于公称压力 PN≤6.4 Mpa,工作温度≤200℃、工作介质为硝酸等时,通常选用牌号为 ZG0Cr18Ni9、ZGCr18Ni9、ZG0Cr18Ni9Ti,以及ZG1Cr18Ni9Ti 的奥氏体不锈耐酸钢铸件,牌号为 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti 的奥氏体不锈耐酸钢锻件。
5)用于公称压力 PN ≤ 6.4 Mpa,工作温度≤200℃、工作介质为醋酸等时,通常选用牌号为 ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 的奥氏体不锈耐酸钢铸件;牌号为 0Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti 的奥氏体不锈耐酸钢锻件。
用于制造阀门的钢材牌号很多,采购人员在选择阀门时,应根据工况条件,合理选择不同材料的阀门。
3、有色金属及其合金阀门
有色金属及其合金包括铜合金、铝合金以及钛和钛合金。钛和钛合金阀适用于腐蚀性介质和有特殊要求的阀门。
1)铜合金阀:用于公称压力 PN≤2.5 MPa 的水、海水、氧气、空气、油品等介质。当工作温度为-40~250℃的蒸汽时,常选用牌号为 ZCuSn3Zn11Pb4、ZCuSn10Zn2 的铸锡青铜;牌号为 H62、HPb59-1 的黄铜;牌号为 QA19-2、QA19-4 的铝青铜。
2)铝合金阀:用于公称压力 PN≤1.0 MPa 的腐蚀性介质工况时,常用牌号为 ZL7、ZL10。
3)钛和钛合金阀:工业纯钛和钛合金有很好的耐腐蚀性能,它的相对密度小、强度高,低温和高温性能都较稳定,是一种很好的耐腐蚀阀门。但由于钛和钛合金阀的成本比较高,铸造工艺性不好。
4、塑料阀门、陶瓷阀门
这两种阀门都属于非金属材料阀门。非金属材料阀门的最大特点是耐腐蚀性强,甚至有金属材料阀门所不能具备的优点。非金属材料的阀门品种较多,其性能亦有很大差异,一般用于公称压力 PN ≤1.6Mpa、工作温度不超过60℃的腐蚀性介质。

