鋼制閥門內(nèi)件材料選擇 內(nèi)件材料 鋼制閥門內(nèi)件材料選擇 選型鋼制閥門內(nèi)件材料 閥門內(nèi)件材質(zhì)
之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹內(nèi)件是指閥座密封面、啟閉件密封面、閥桿、上密封座以及內(nèi)部小零件，不同的閥類內(nèi)件的
名稱，要求也不盡相同。
內(nèi)件材料的選擇原則是根據(jù)殼體材料的情況，介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、零件所起的作用以及受力情況綜合考慮的，一些通用閥門標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定了內(nèi)件材料，有的對(duì)某種零件規(guī)定了幾種材料，讓設(shè)者根據(jù)具體情況選用，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定得比較詳細(xì)，不僅規(guī)定材料還規(guī)定了硬度，如IS010434：1998和ANSI/API600-2009《石油天然氣工業(yè)螺栓連接閥蓋鋼制閘閥》規(guī)定了13Cr的內(nèi)件密封面zui低硬度為200HB，配對(duì)密封面之間至少要有不小于50HB的硬度羞，閥桿的硬度為200 - 275HB，上密封座zui低硬度為250HB，有些產(chǎn)品沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，就要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。閥門的閥體選擇一般有不銹鋼材料（CF8、CF3、CF3M、CF8M）鑄鋼材料（碳鋼材料）、鑄鐵材料（灰鑄鐵，求墨鑄鐵）、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼、塑料，UPVC塑料，純鈦，純鎳。一般有腐蝕性，溫度高壓，清潔性，不想生銹的情況下選擇不銹鋼材料，簡(jiǎn)稱不銹鋼閥門（不銹鋼球閥，不銹鋼閘閥，不銹鋼截止閥，不銹鋼針型閥，不銹鋼儀表閥，不銹鋼止回閥，不銹鋼放料閥，不銹鋼蝶閥，不銹鋼安全閥，不銹鋼柱塞閥，不銹鋼減壓閥）等。如果一般走水，蒸汽，導(dǎo)熱油等情況下一般選擇鑄鋼（碳鋼閥體的）閥門便可，前提是不可有腐蝕性，一般溫度可達(dá)到425度。鑄鐵材料類一般用在排水系統(tǒng)，如高層建筑，社區(qū)消防，排污管道等等。高溫高壓的可選擇鉻鉬釩鋼或鉻鉬鋼，一般為電廠閥門。而走水或者腐蝕性介質(zhì)，壓力不高，溫度不高的情況下可選擇UPVC等塑料材料。 鋼制閥門內(nèi)件材料選擇閥門內(nèi)部零件（閥芯）的選擇： 閥門內(nèi)部一般不銹鋼閥門的內(nèi)件都是選擇與閥體一樣的材料，密封可根據(jù)工況選擇本體或者更好的如STL硬質(zhì)合金。而鑄鋼（碳鋼）的內(nèi)件一般為2CR13不銹鋼鐵或不銹鋼304，密封可選擇H不銹鋼密封或STL硬質(zhì)合金。如襯氟類的，閥體鑄鋼內(nèi)襯氟塑料，球體應(yīng)該選擇304不銹鋼以及更好的如316等。而鑄鐵的閥芯一般閥桿為不銹鋼鐵或20#鋼，密封面zui常用的為銅合金密封以及本體鑄鐵材料。塑料的一般球體為304或陶瓷。 上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥由于介質(zhì)流動(dòng)方向的改變，中國(guó)石油管道閥門，日本TLV公司生產(chǎn)的J10型號(hào)浮動(dòng)球閥。為了正確選擇及安裝閥門，應(yīng)具體根據(jù)工況的介質(zhì)、溫度、壓力等要求做出相應(yīng)的選擇。故閥門的關(guān)閉速度和順溜介質(zhì)正確匹配。必須避免閥門關(guān)閉件運(yùn)動(dòng)的以下幾條可以做為判斷依據(jù)。在閥門zui后被焊接，焊接前的預(yù)熱。閥門的密封區(qū)，從閥門安裝于使用開(kāi)始就要嚴(yán)格按照規(guī)定使用。在任何一總制造商，閥門在環(huán)境中進(jìn)行高溫，低溫實(shí)驗(yàn)，開(kāi)關(guān)檢驗(yàn)。按照API6D，GB等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，必須嚴(yán)格按照，才能更安全，更有效。國(guó)內(nèi)大部分的閘板保護(hù)都普遍采用AS2638標(biāo)準(zhǔn)，閥桿密封采用三道O形圈結(jié)構(gòu)，可以有效減低閥門的啟閉轉(zhuǎn)力矩。 
6.2.1密封面材料（閥座和啟閉件密封面）
閥座密封面和啟閉件密封面是閥門的重要工作面之一，選材是否合理以及它的質(zhì)量狀況直接影響閥門的功能和壽命。
1．密封面的工作條件
由于閥門用途十分廣泛，因此，閥門密封面的工作條件差異很大，工作壓力町以從真空到超高壓，工作溫度可以從- 269 - 816qC，有些場(chǎng)合工作溫度可達(dá)1200C，介質(zhì)從非腐蝕性到各種酸、堿等強(qiáng)腐蝕性，從密封面的受力情況來(lái)看，受擠壓、剪切，從摩擦學(xué)的角度來(lái)看有磨粒磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等。因此，應(yīng)該根據(jù)不同的工作條件選擇相適應(yīng)的密封面材料。
(l)磨粒磨損這是粗糙的硬表面在軟表面上滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的磨損，硬材料壓人較軟的材料表面，在軟表面上滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的磨損，蒞接觸表面就會(huì)劃出·一條微小的溝槽，此溝槽所脫落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推離物體的表面。
(2)腐蝕磨損金屬表面腐蝕時(shí)產(chǎn)生·層氧化物，這層氧化物通常覆蓋在受到腐蝕作用的部位上，這樣就能減慢對(duì)金屬的進(jìn)一步腐蝕。但是，如果發(fā)生滑動(dòng)的話，就會(huì)清除掉表面的氧化物，使裸露出來(lái)的金屬表面受到迸一步腐蝕。
(3)表面疲勞磨損反復(fù)循環(huán)加載和卸載會(huì)使表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，zui終導(dǎo)致表面的破壞。
(4)沖蝕材料損壞是由銳利的粒子沖撞物體表面產(chǎn)生的，它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。
(5)擦傷擦傷是密封面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，材料因摩擦引起的破壞。
2．對(duì)密封面材料的要求
理想的密封面要耐腐蝕、抗擦傷、耐沖蝕、有足夠的擠壓強(qiáng)度，在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性，密封面材料與本體材料有相近的線脹系數(shù)，有良好的焊接性能和冷熱加工性能。
上述這些要求是理想狀態(tài)的，不可能有這樣十全十美的材料，因此，選擇材料要根據(jù)具體情況，解決主要矛盾。
3．密封面材料的種類
常用的密封面材料分為兩大類：軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料即非金屬材料和金屬材料。
(1)軟質(zhì)材料（非金屬材料）軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。具體名稱、伐號(hào)、適用溫度和適用介質(zhì)見(jiàn)表6-54。表6-54軟質(zhì)密封面材料 甩場(chǎng)合不同，推薦的使用溫度范圍也不同。
2表中的名稱是這類材料的統(tǒng)稱，每種都有幾個(gè)牌號(hào)，性能也不一樣，如尼龍就有尼龍1010、龍6、尼龍66增強(qiáng)聚四氟乙烯有l(wèi)5%玻璃纖維，5%M。s2，有20%玻璃纖維，有60% PEEK2u.o石墨，有l(wèi)5% PEEK5qo石墨等，選用時(shí)要注意不問(wèn)牌號(hào)的性能。3-氟塑料具有冷流傾向，即應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)開(kāi)始流動(dòng)，例如聚四氟乙烯，如果在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有慮保護(hù)措施，在一定應(yīng)力F，即會(huì)產(chǎn)生冷流失效。
4表中的適用介質(zhì)只是推薦的，也是籠統(tǒng)的，應(yīng)用時(shí)要查這些材料與某種介質(zhì)相溶性數(shù)據(jù)。
(2)硬質(zhì)材料（金屬材料）硬質(zhì)材料的密封面主要是各種金屬，如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金、碳化鎢等。
1)銅合金：JB/T 5300-2008《工業(yè)用閥門材料選用導(dǎo)則》中規(guī)定灰鑄鐵制閥門、町鍛鑄鐵ll閥門、球墨鑄鐵制閥門的銅合金密封面材料牌號(hào)有：鑄鋁黃銅ZCu2n2l6Fe3 Mn3，鑄錳黃銅ZCu2n38Mn2Pb2，鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2，ZCuAl9Fe4Ni4Mn2、銅合金制閥門的啟raJ件材料有：黃銅H62. HPb59-1，鋁青銅QAL9-2. QAL94等。此外，還有巴氏合金（ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金）等。
銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但硬度低、強(qiáng)度低，不耐氨和氯水腐蝕，適用介質(zhì)溫度≤2500C，但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕，熔點(diǎn)低、強(qiáng)度低，適用于溫度≤70℃、PN≤2.5MPa的氨閥。
2)鉻不銹鋼：鉻不銹鋼有較好的耐腐蝕性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蝕性介質(zhì)，工作溫度$4250C的碳索鋼閥門，但耐擦傷性能較差，特別是在大比壓的情況下使用很易擦傷，試驗(yàn)表明比壓在20MPa以下耐擦傷性能較好，對(duì)于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件，其牌號(hào)為12Cr13、20Cr13、30Cr13制作的整體閥瓣，密封面經(jīng)表面淬火（或整體淬火）其硬度值對(duì)20Cr13為41 -47HRC，30Cr13為46 - 52HRC為宜，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中如API600 - 2001中對(duì)13Cr密封面的硬度要求為zui小250HB，硬度差50HB，材料牌號(hào)為ASTMA182/A182MF6a。對(duì)公稱尺寸較大的閥門其密封面往往采用堆焊，下面介紹幾種堆焊焊條。
①堆507符合GB/T 984-2001( EDCr-AI-15)，堆焊金屬為12Cr13半鐵索體高鉻鋼，堆焊層有空淬特性，一般不需要熱處理，硬度均勻，亦町在750 - 800℃退火軟化，當(dāng)加熱至900 -1000'C空冷或油淬后可鶯新硬化，焊前需將工件預(yù)熱至300℃以上。焊后空冷，硬度達(dá)≥40HRC，焊后如進(jìn)行不同熱處理可獲得相應(yīng)硬度。
②堆507鉬符合GB/T 984-2001【EDCr-A：-15），堆焊金屬為12Crl3半鐵索體高鉻鋼，有空淬特性、焊前不預(yù)熱，焊后不處理，焊后空冷，硬度達(dá)≥37HRC。
③堆577鉻錳型閥門堆焊條，符合C;B/T 984-2001（EDCrMn-C-15），焊前不預(yù)熱，焊后不處理，抗裂性好，硬度達(dá)≥28HRC，與堆507鉬配合使用。
（D關(guān)于堆焊焊條的說(shuō)明
⑧D507鉬和堆577兩種焊條是為替代Cr13型焊條堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的，D507鉬堆焊金屬硬度較高，用于閘板；D577堆焊金屬硬度較低，用于堆焊閥體或閥座密封面，兩者組成的密封面可獲得良好的抗擦傷性能。
（D堆焊層的高度加工后應(yīng)在5 mm以上，以保證硬度和化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定。
⑥堆焊要按焊接工藝規(guī)定操作，焊接電流不可過(guò)大，以防止焊條化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)生變化，影響焊接質(zhì)量。
3)硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金中zui常用的是鉆基硬質(zhì)合金，也稱鈷鉻鎢硬質(zhì)合金，它的特點(diǎn)是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷，特別是紅硬性好，即在高溫下也能夠保持足夠的硬度，此外，加工工藝性適中，其許用比壓在80 - IOOMPa，適用溫度范圍- 196 - 650C，特殊場(chǎng)合達(dá)8160C，但是，它在硫酸，高溫鹽酸中幣耐腐蝕，在一些氯化物中也不耐腐蝕。
常用牌號(hào)：SLITENo．6，符合AWS（美國(guó)焊接協(xié)會(huì)）ECoCr-A，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CB/T ED-CoCr-A-03即D802（堆802），焊前根據(jù)工件大小進(jìn)行250 - 4000C預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度250℃，焊后600 - 750℃保溫1-2h后隨爐緩冷或?qū)⒐ぜ糜诟稍锖皖A(yù)熱的沙缸或草灰中緩冷。
其他牌號(hào)還有SLITE2，符合AWS ECoCr-B，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)EDCr-B-03，即堆812，焊后硬度達(dá)≥4IHRC。
以E兩種是鈷基硬質(zhì)合金電焊條。鈷基硬質(zhì)合金還有焊絲，可以進(jìn)行氧一乙炔堆焊或鎢極氬弧焊，牌號(hào)為SLITENo．6焊絲，符合美國(guó)焊接協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AWS RCoCr-A，也相當(dāng)于HSlII，常溫硬度為40 - 46HRC。SI．ITE2符合AWS RCoCr-B，也相當(dāng)于HS112，常溫硬度為44 -50HRC．
硬質(zhì)合金（鈷基）焊接都要對(duì)工件預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度，焊后熱處理，要根據(jù)經(jīng)評(píng)定的焊接工藝施焊。
4)等離子噴焊合金粉末：等離子噴焊用合金粉末，類型有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末、鈷基合金粉末。噴焊有許多優(yōu)點(diǎn)：省材料、質(zhì)量妤、易機(jī)械加工，但需要噴焊設(shè)備，焊前也作焊接工藝評(píng)定。
5)表面處理后作密封面：有些閥類的關(guān)閉件不能堆焊，如球閥的球體，如果是Cr不銹鋼的255球體可以通過(guò)熱處理來(lái)提高表面硬度。如果是奧氏體不銹鋼制作的球體，由于其表面很軟，就要采用表面處理的方法來(lái)提高表面硬度。在提高硬度的同時(shí)還要考慮處理后表面的耐磨蝕性。
常用的表面處理方法有：鍍硬鉻、化學(xué)鍍鎳、鍍鎳磷合金、氮化、多元復(fù)合氮化等。
6)奧氏體不銹鋼：奧氏體不銹鋼密封面大多以本體材料作密封面。即在ASTM A351/A35IM標(biāo)準(zhǔn)中的CF3、CF8、CF3M. CF8M、CF8C、CN7M和ASTM A182/A182M標(biāo)準(zhǔn)中的F304、F316、F304L. F316L等材料的閥體上贏接加工出密封面，這種材料的密封面硬度較低，但抗擦傷性較好，同時(shí)耐腐蝕也能耐高溫。
7)其他密封面材料：見(jiàn)表6-55。表6-55其他密封面材料
(3)密封面材料的配對(duì)JB/T 308-2004《閥門型號(hào)編制方法》中第五單元為密封面材料代號(hào)：其代號(hào)H-Cr13鋼、y一硬質(zhì)合金、W-閥體本身材料，并規(guī)定當(dāng)兩密封面材料不同時(shí)，用低硬度的材料表示。
代號(hào)為H的配對(duì)：13Cr/13Cr、13 Cr/STL、13 Cr/18—8：
代號(hào)為Y的配對(duì)：STL/STL;
代號(hào)為W的配對(duì)：W/W、W/STL。
隨著閥門行業(yè)的發(fā)展，密封面的配對(duì)遠(yuǎn)不止以上這些，以上是常用的內(nèi)件組合。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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