第三章阀门主要零件材料

第三章阀门主要零件材料制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等。制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：1、工作介质的压力、温度和特性。2、该零件的受力情况以及在阀门结构中所起作用。3、有较好的工艺性。4、在满足以上条件情况下，要有较低的成本。第一节阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料阀体、阀盖和闸板（阀瓣）是阀门主要零件之一，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：一、灰铸铁：灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa，温度为－10℃～200℃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。二、可锻铸铁：适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为－30～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。三、球墨铸铁：适用于PN≤4.0MPa，温度为－30～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。常用牌号有：QT400—15、QT450—10、QT500—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PN≤2.5MPa，阀门还是采用钢制阀门为安全。四、耐酸高硅球墨铸铁：适用于公称压力PN≤0.25MPa，温度低于120℃的腐蚀性介质。五、碳素钢：适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为－30～425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。六、铜合金：适用于PN≤2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质，以及温度－40～250℃的蒸汽介质，常用牌号为ZGnSn10Zn2(锡青铜），H62、Hpb59—1（黄铜）、QAZ19—2、QA19—4(铝青铜)。七、高温铜：适用于公称压力PN≤17.0MPA、温度≤570℃的蒸汽及石油产品。常用牌号有ZGCr5Mo,1Cr5M0.ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V,12CrMoV,WC6,WC9等牌号。具体选用必须按照阀门压力与温度规范的规定。八、低温钢，适用于公称压力PN≤6.4Mpa,温度≥—196℃乙烯，丙烯，液态天然气，液氮等介质，常用牌号）有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9九、不锈耐酸钢，适用于公称压力PN≤6.4Mpa、温度≤200℃硝酸，醋酸等介质，常用牌号有ZG0Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni10耐硝酸，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti耐酸和尿素第二节密封面材料密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。通常分两大类：（一）软质材料1、橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）2、塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）（二）硬密封材料1、铜合金（用于低压阀门）2、铬不锈钢（用于普通高中压阀门）3、司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）4、镍基合金（用于腐蚀性介质）第三节阀杆材料阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。常用的阀杆材料有以下几种。一、碳素钢用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，一般选用A5普通碳素钢。用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，一般选用35优质碳素钢。二、合金钢用于中压和高压，介质温度不超过450℃的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。用于高压、介质温度不超过540℃的水、蒸汽等介质时，可选用38CrMoALA渗氮钢。用于高压、介质温度不超过570℃的蒸汽介质时，一般选用25Cr2MoVA铬钼钒钢。三、不锈耐酸钢用于中压和高压、介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢。用于腐蚀性介质时，可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。四、耐热钢用于介质温度不超过600℃的高温阀门时，可选用4Cr10Si2Mo马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢。第四节阀杆螺母材料阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。一、铜合金铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。对于Pg1.6Mpa的低压阀门可采用ZHMn58-2-2铸黄铜。对于Pg16-6.4Mpa的中压阀门可采用ZQAL9-4无锡青铜。对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2铸黄铜。二、钢当工作条件不允许采用铜合金时，可选用35、40等优质炭素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不锈耐酸钢。工作条件不允许指下列情况。1、用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。第五节紧固件、填料及垫片材料一、紧固件材料紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。紧固件在阀门上直接承受压力，对防止介质外流起关重要作用，因此选用的材料必须保证在使用温度下有足够的强度与冲击韧性。根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按表5-1选择。表5-1选用合金钢材料时必须经过热处理。对紧回件有特殊耐腐蚀要求时，可选用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不锈耐酸钢。二、填料材料在阀门上，填料是用来充填阀盖填料室的空间，以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。1、对填料的要求1）耐腐蚀性好，填料与介质接触，必须能耐介质的腐蚀。2）密封性好，填料在介质及工作温度的作用下不泄漏。3）摩擦系数小，以减小阀杆与填料间的摩擦力矩。2、填料的种类填料可分为软质填料及硬质填料两种：1）软质填料：系由植物质，即大麻、亚麻、棉、黄麻等，或由矿物质，即石棉纤维，或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳，也有压成的成型的填料，以及近年来新发展的柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜，常用于100℃以下的低压阀门；矿物质填料可用于450-500℃的阀门。近年来使用橡胶O型圈做填料的结构在逐步推广，但介质温度一般限制在60℃以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。2）硬质填料：即由金属或金属与石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合烧结而成型的填料，金属填料使用较少。3、填料的选择选择填料要根据介质、温度和压力来选择，常用的材料有以下几种：1）油浸石棉绳，可按表5-2选择。2）橡胶石棉绳：可按表5-3选择。3）石墨石棉绳：石棉绳上涂有石墨粉，可用温度450℃以上，压力可以达到16Mpa，一般适用于高压蒸汽上。近后来又逐步采用了压成人字型填料，单圈放置，密封性好。4）聚四氟乙烯：这是一种目前使用较广的一种填料。特别适用腐蚀性介质上，但温度不得起过200℃。一般采用压制或棒料车制而成，形状如图5-1所示。名称公称压力Pg(Mpa)介质温度（℃）300350400425450530螺栓双头螺栓1.6-2.5A33530CrMoA_4.0-10.03535CrMoA25Cr2MoVA16.0-20.030CrMoA35CrMoA25Cr2MoVA螺母1.6-2.5A33035_4.0-10.0303535CrMoA16.0-20.23535CrMoAabc图5-1名称牌号形状规格（直径或方形边长）适用极限压力kgf/cm²适用极限温度（℃）用途油浸石棉绳YS450F3.4.5.6.8.1013.16.19.22.2560450用于水蒸气、空气、石油产品Y5.6.8.10.1316.19.22.25N3.5.6.8.10.1316.19.22.25YS350F、Y、N3.5.6.8.10.1316.19.22.25.45350YS250F、Y、N3.5.6.8.10.13.16.19.22.2545250表5-2注：形状代号F表示方的，穿心或一至多层编结；Y表示圆的，中间是一扭制芯子，外边是一至多层编结；N表示扭制的。名称牌号规格（直公式或方形边长）适用极限压力kgf/cm²适用极限温度（℃）用途橡胶石棉盘根XS4503.4.5.6.810.13.16.1922.25.2860450用于蒸汽、石油产品XS35045350XS25045250表5-3三、垫片材料垫片是用来充填两个结合面（如阀体和阀盖之间的密封面）间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄漏。1、对垫片的要求垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度，以保证密封。同时要具有良好的耐腐蚀性。2、垫片材料的种类和选择垫片可分为软质和硬质两种，软质一般为非金属材料，如硬纸板、橡胶、石棉橡胶板，聚四氟乙烯等。硬质一般为金属材料或者金属包石棉、金属与石棉缠绕的等。垫片的形状有很多，有扁平的、圆形的、椭圆形的、齿形的、透镜式的以及其他特殊形状的。图5-2为金属包有石棉衬垫和金属石棉缠绕式垫片图5-3为橡胶制O形圈。图5-4为梯形槽式金属垫片。图5-5为密封面凹凸式金属齿形垫片。图5-6为密封面透镜式金属垫片。图5-5图5-6金属垫片的材料一般用08、10、20优质碳素钢和1Cr13、1Cr18Ni9不锈钢，加工精度和表面光洁度要求较高，适用于高温高压阀门。非金属垫片材料一般塑性较好，用不大的压力就能达到密封。适用于低温低压阀门。垫片材料可按表5-4选择。表5-4垫片材料介质应用范围压力（Mpa）温度（℃）厚纸板水、油类≤1040油浸纸板水、油类≤1040橡胶板水、空气≤650石棉板蒸汽、煤气≤6450聚四氟乙烯腐蚀性介质≤25200橡胶石棉板XB-450水蒸汽、空气、煤气≤60450XB-350水蒸汽、空气、煤气≤40350XB-200水蒸汽、空气、煤气≤15200耐油橡胶石棉板油类1603008钢与XB-450充填蒸汽10045008钢与XB-350充填蒸汽403501Cr13、0Cr13石棉充填蒸汽10060008钢与耐油橡胶石棉充填油类100350铜水蒸汽、空气100250铝水蒸汽、空气6435010钢、20钢水蒸汽、油类2004501Cr13蒸汽2005501Cr13Ni9蒸汽200600表5-4制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等。制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：1、工作介质的压力、温度和特性。2、该零件的受力情况以及在阀门结构中所起作用。3、有较好的工艺性。4、在满足以上条件情况下，要有较低的成本。第一节阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料阀体、阀盖和闸板（阀瓣）是阀门主要零件之一，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：一、灰铸铁：灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa，温度为－10℃～200℃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。二、可锻铸铁：适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为－30～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。三、球墨铸铁：适用于PN≤4.0MPa，温度为－30～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。常用牌号有：QT400—15、QT450—10、QT500—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PN≤2.5MPa，阀门还是采用钢制阀门为安全。四、耐酸高硅球墨铸铁：适用于公称压力PN≤0.25MPa，温度低于120℃的腐蚀性介质。五、碳素钢：适用于公称压力PN≤32