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1、通用阀门材料通用阀门材料 发布日期：2012-3-24 小口径锻钢阀门 2011-12-06 10:30:21|分类：默认分类|标签：|字号大中小 订阅 目 录 序 第一篇 通用阀门材料 前言 第一章 钢制阀门主体和内件材料 第 1.1 节 钢制阀门的主体材料 第 1.2 节 钢制阀门的内件材料 第 1.3 节 焊接材料 第 1.4 节 垫片 第 1.5 节 填料 第 1.6 节 紧固件 第二章 铸铁阀门和铜合金阀门 第 2.1 节 铸铁阀门的主体材料 第 2.2 节 铸铁阀门其它零件材料 第 2.3 节 铜合金阀门主要零件材料 第二篇 常用阀门材料牌号索引 第三篇 国内外阀门材料常用技术标准
2、 第一篇第一篇 通通 用用 阀阀 门材门材 料料 前言 阀门是管路附件中十分重要的装置，根据不同的阀门类型和结构，它的功能是接通或截断流体通路、改变流体方向、调节流体的流量和压力、阻止流体倒流以及释放过剩压力等。为了保证阀门能有效的实现这些功能，必须满足许多条件。例如选择合适的阀门类型、结构、材料等。其中材料的选择是保证阀门使用功能的关键因素之一。由于各工业领域的特性不同，至使流体的温度、压力、物理化学性质等均有各自的特点，从而使阀门材料的选择十分复杂。可供制造阀门零件的材料，包括各种铸铁、钢材、有色金属及其合金，各种非金属材料等等。为了减少供应和储备上的困难，在一定范围内使用的通用阀门材料已
3、有了标准化的规定。例如 JB/T 5300通用阀门 材料、SH 3064石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收中对通用阀门的主要零件应选用何种牌号材料作了具体规定，某些产品标准中根据产品的适用条件对一些阀门零件应选用何种类型的材料作了原则的规定。但是工业生产的各个领域其工况条件、介质特性十分复杂，对于特殊工况条件，阀门材料的选择还必须与用户的使用经验相结合或通过试验、验证，确定合适的材料。由于各工业领域的特殊性以及考虑流体的温度、压力、特性、腐蚀以及材料的资源、制造的工艺性等情况，所以材料的选择原则总的有三个方面，即：满足使用功能的要求，有良好的工艺性（冷、热加工性能），有良好的经济性。经济性即
4、是要用尽可能低的成本制造出符合阀门功能的产品。以上三个原则中满足使用功能要求是主要的，也就是说工艺性和经济性要服从使用功能的要求，在保证使用功能的前提下力求有良好的工艺性和经济性。十全十美的材料是没有的。因此，选择材料要根据具体情况综合考虑，解决主要矛盾。第一章第一章 钢制阀门主体和内件材料钢制阀门主体和内件材料 阀门的主体是指承受介质压力的阀体、阀盖（或端盖）、闸板（或阀瓣）。其中，阀体和阀盖（端盖）是承受介质的承压件，闸板（阀瓣）是控制介质流动的控压件。内件是指接触介质的阀杆和闸板(阀瓣)、阀座两者的密封面。承压件的定义是：一旦它们失效，其所包容的介质会释放到大气中的零件。因此，所用的材料
5、必须能在规定的介质温度、压力作用下达到相应的力学性能、耐腐蚀性和良好的冷、热加工工艺性。大多数阀门的阀体、阀盖（端盖）、闸板（阀瓣）形状比较复杂，因此采用铸件较多，只有某些小口径阀门根据阀类的不同或特殊工况的要求采用锻件。第一节 钢制阀门的主体材料 1、碳素钢 碳素钢适用于非腐蚀性介质，在某些特定的条件下，例如某些有腐蚀性的介质在一定范围内的温度浓度条件下也可采用碳素钢。碳素钢的适用温度范围：-29425。中石化标准 SH 3064石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收规定碳素钢制阀门的适用温度范围为-20425，其下限定为-20的依据是 GB 150钢制压力容器。但当以 WCB、WCC 这两种
6、钢作阀体、阀盖、闸板（阀瓣）、支架时，这两种钢的适用温度下限为-29。常用的碳素钢铸件和锻件材料见表 1-1。常用的碳素钢铸件、锻件材料 表 1-1 材料状态 国别 标准号 材料牌号 铸件 中国 GB/T 12229 WCA WCB WCC ZG 205-415 ZG 250-485 ZG 275-485 美国 ASTM A 216 WCA WCB WCC UNS J02502 UNS J03002 UNS J02503 锻件 中国 GB/T 699 25 25Mn 35 40 美国 ASTM A105 注：（1）表 1 中 WCA、WCB、WCC 是按美国标准表示的牌号，ZG 205-415
7、、ZG 250-485、ZG 275-485是按 GB/T 5631 铸钢牌号表示方法分别对应 WCA、WCB、WCC 的牌号。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503 是以美国金属与合金统一系统编号方法，分别对应 WCA、WCB、WCC 的牌号。（2）表 1 中最常用的是 WCB 钢，其标准含碳量0.30%，但为了获得优良的焊接性能和力学性能，其含碳量应控制在 0.25%左右。（3）残留元素 Cr、Ni、Mo、V、Cu 也是必须控制并达标，其残留元素总量应1%，但有碳当量（CE）要求时此条不适用。（4）当阀门的连接端为焊连接时必须控制碳总量。ASTM A 216 补充
8、要求中规定了使用于不同场合的碳素钢铸件碳当量的要求。但不同的产品标准根据其工况条件，对碳当量的要求也不同，如 API 6D 则要求炉前分析 CE0.43，成品分析 CE0.45。同样为了保证焊接性能 API 6D 对焊接端的碳素钢铸件含碳量也作了规定，炉前分析 CE0.23%，成品分析 CE0.25%。（5）ASTM A 105 并不是我国的 25 号钢或 25Mn 钢，虽然其主要化学成分相当于我国的 25Mn钢，但 ASTM A 105 对杂质元素 Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb 的控制以及 C、Mn 含量的关系和材料的热处理都有控制要求。（6）锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据
9、产品设计要求决定的，对于低碳钢只要化学成分合格，正火的热处理工艺正确，其力学性能就一定的，不像中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回火温度得到不同的力学性能。对于锻造高压阀门如 PN16.0MPa、PN32.0MPa 或更高压力的锻钢阀同设计决定采用的材料应达到的力学性能。根据所要求的力学性能确定回火温度以达到材料的性能符合设计要求。2、不锈钢 2.1 奥氏体不锈钢 阀门中常用的不锈钢是奥氏体不锈钢，适用温度范围很广，低温可用于-296（液氦），高温可达到 816，常用的温度范围为-196（液氮）至 700。奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高温抗氧化性和耐低温性能。因此，奥氏体不锈钢广泛用于制作耐
10、腐蚀阀门、高温阀门和低温阀门。奥氏体不锈钢的耐腐蚀性是相对的，不是什么样的腐蚀介质它都能承受。金属的腐蚀现象或所谓的耐腐蚀性是根据腐蚀性介质的种类、浓度、温度、压力、流速等环境条件，以及金属本身的性质，即含有成分、加工性、热处理等诸因素的差异而分别有不同的腐蚀状态和腐蚀速度。例如不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，可是因为腐蚀环境或使用条件的不同，也可能发生意想不到的腐蚀破坏事故。因此，应充分地了解腐蚀介质和耐腐蚀材料，才能选择合适的耐腐蚀材料。2.1.1 金属的腐蚀形态 金属的腐蚀形态可分为两大类：均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀，均匀（全面）腐蚀包括全面成膜腐蚀和无膜腐蚀。（1）全面成膜腐蚀：腐蚀在金属
11、的全部或大部分面积上进行，而且生成保护膜，具有保护性。例如：碳素钢在稀硫酸中腐蚀很快，当硫酸浓度大于 50%时，腐蚀率达到最大值，此后浓度再继续增大腐蚀率反而下降。这是由于浓硫酸的强氧化性，在钢铁的表面生成一层组织致密的钝化膜，这种钝化膜不溶于浓硫酸，从而起到了阻碍腐蚀作用。（2）无膜腐蚀：无膜全面腐蚀很危险，因为它保持一定速度全面进行腐蚀。（3）局部腐蚀：局部腐蚀的形态有十三种，如缝隙腐蚀、脱层腐蚀、晶间腐蚀与应力腐蚀等等。据调查，化工装置中局部腐蚀约占 70%。在诸多局部腐蚀的形态中与阀门制造有关且常见的是晶间腐蚀。一般对均匀腐蚀的程度用腐蚀率表示，但如何评价则有不同规定。按石油化工企业管
12、道设计器材选用通则规定，介质对金属材料的腐蚀速率，管道金属材料的耐腐蚀能力可分为下列四类：年腐蚀率不超过 0.05mm 的材料为充分耐腐蚀性材料；年腐蚀率在 0.050.1mm 的材料为耐腐蚀性材料；年腐蚀率在 0.10.5mm 的材料为尚耐腐蚀性材料；年腐蚀率超过 0.5mm 的材料为不耐腐蚀性材料。腐蚀数据手册对均匀（全面）腐蚀的耐蚀性用均匀腐蚀率来评价，见表 1-2。耐蚀性能的评价 表 1-2 腐蚀率，mm/a 评 价 1.5 不适用，腐蚀严重 据金属防腐蚀手册（中国腐蚀与防护学会）对金属材料耐腐蚀性规定见表 1-3。金属材料耐腐蚀性的 10 级标准 表 1-3 耐蚀等级 1 2 3 4
13、 5 6 7 8 9 10 腐蚀率，mm/a 10 耐蚀性类别 完全耐蚀 很耐蚀 耐蚀 尚耐蚀 欠耐蚀 不耐蚀（4）晶间腐蚀：局部地沿着结晶粒子边界向深度方向腐蚀的形式称晶间腐蚀。这种腐蚀，外面看不出腐蚀迹象。严重的晶间腐蚀可以穿过整个机体厚度。产生晶间腐蚀的原因是由于沿晶粒边界析出碳化铬 Cr23C6 或 FeCr 化合物称 相，使晶界周围贫格，在适合的腐蚀介质（产生晶间腐蚀的介质）中，就形成碳化铬（阴极）贫铬区（阳级）电池，使晶界贫铬区产生腐蚀。由上述可看出晶间腐蚀是有条件的。其内因是必须有碳化铬或 相沿晶界析出使晶界贫铬。其外因是必须有腐蚀贫铬区的介质。水和一些中性溶液并不腐蚀贫铬区，所
14、以即使存在贫铬区也不会产生晶间腐蚀。如果晶界不贫铬，即使有产生晶间腐蚀的介质也不会产生晶间腐蚀。所以产生晶间腐蚀的内因、外因缺一不可。产生贫铬的原因：一是钢水化学成分不合格，如碳高、铬低或含钛、铌的不锈钢中碳钛比或碳铌比不够。二是热处理工艺不正确或焊接或加工时加热至碳化物析出温度，而在 900至 400冷却速度不够快而析出碳化物造成贫铬。2.1.2 控制晶间腐蚀的方法 控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀有三种方法：（1）执行正确的热处理工艺，将钢加热至 1100水淬（急冷）使碳化物向固溶体中溶解；（2）加入固定碳的元素钛或铌；（3）采用含碳量0.03%的超低碳不锈钢。2.1.3 晶间腐蚀检验 晶间腐蚀检
15、验的前提是试样的化学成分合格并经固溶处理。晶间腐蚀检验用的试片是80183（长宽厚），上下两平面磨至 Ra0.8 的薄片，并分为敏化状态试片和交货产品状态试片两种。敏化试片：将试片在 650下加热，保温 2 小时（压力加工件）或 1 小时（铸件）空冷。之所以在 650加热是因为奥氏体不锈钢在 500700碳化铬最易沿晶界析出造成晶界贫铬从而在产生晶间腐蚀的介质中发生晶间腐蚀。交货产品试片：即试片经固溶处理，实际上是和铸件一同处理的试样上取下来的试片。判别：试片在酸中浸泡后弯曲 90（铸件）或 180（锻件）若有裂纹则不合格。不合格时铸件要重新处理，然后再作试验，但固溶处理的次数不得超过两次。奥
16、氏体不锈钢的晶间腐蚀是很严重的，因此一定要按合同要求或按执行的标准来生产不锈钢阀门。常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料见表 1-4。2.1.4 奥氏体不锈钢作高温钢用 高温是指温度超过 350以上，高温用钢是指在高温下具有较高强度的钢材。在石油化工装置里，高温并伴有腐蚀的场合就必须使用既耐高温又耐腐蚀的材料。不锈钢 18Cr8Ni25Cr20Ni 的高温强度高，特别是 188Ti188Nb 等合金元素影响更为优越。一般在没有耐腐蚀性问题的场合，在规定范围内，含碳量高的不锈钢，其高温强度也高。若在 188 钢内添加Mo、Nb、Ti 等元素可强化基体 Nb、Ti 则形成碳化物，从而可改善高温强度。具体
17、何种牌号的不锈钢其最高使用的温度值，要查材料的温压表。2.2 马氏体不锈钢 马氏体不锈钢是一种铬不锈钢，其金相组织为马氏体，可通过热处理进行强化，具有良好的力学性能和高温抗氧化性。该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸，在温度不高的情况下均有良好的耐腐蚀性。但该钢种不耐强酸如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。由于铬不锈钢可通过热处理强化，因此为了避免强度过高产生脆性，应采用正确的热处理工艺。如 ASTM A 217 CA15 规定其最低回火温度为 595。常用马氏体不锈钢铸件、锻件材料见表 1-5。2.3 奥氏体铁素体双相不锈钢 双
18、相不锈钢耐应力腐蚀破坏性好，适用于含氯离子环境的腐蚀，并具有较高的强度，常用于化肥、炼油、海上采油、海水淡化等工况条件。目前制造阀门主体（承压件）的双相不锈钢材料大多采用美国材料，常用的奥氏体铁素体双相不锈钢铸件、锻件材料见表 1-6。3、铬钼钢和铬钼钒钢 铬钼钢和铬钼钒钢主要用在高温、高压的场合，要求钢在高温下具有较好的抗蠕变强度和抗高温氧化性，适用温度-29650，主要用于火力发电的高温、高压蒸汽，炼油企业的石油裂解、催化裂化、加氢等含有硫化物、氢腐蚀的石油介质。例如催化系统采用 5Cr0.5Mo 钢，加氢系统温度较低的采用 1Cr0.5Mo 钢，温度较高的加氢裂化、加氢脱硫煤液化等装置中
19、采用2.25Cr1Mo 钢。在 CrMo 钢中需要说明的是 ZG1Cr5Mo，过去称铸钢铬 5 钼（ZGCr5Mo）用该钢制作的阀门习惯上都称铬 5 钼阀，可是铸钢铬 5 钼这个牌号在 1999 年以前即无国家标准也无专业标准，长期以来各制造厂均参照前苏联标准来制订自己的工厂标准其牌号为 ZGCr5Mo，其含碳量为0.150.25%，因此实际牌号应定为 ZG2Cr5Mo。中石化在制订 SH 3064-94石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收标准时参照 JIS G 5151 中的 SCPH61、BS 3100 中的 B5、ASTM A 217 中的C5 及我国 GB/T 1221 中的 1Cr5
20、Mo 的化学成分将这种材料定为 ZG1Cr5Mo，但同样只有牌号并无相关标准规定它的化学成分、力学性能、热处理规范等。70 年代末引进装置中这类阀门的材料为ASTM A 217 C5，从化学成分上看相当铸钢 1 铬 5 钼，故建议用 ASTM A 217 C5 来制造这类阀门，一直到 1999 年在制订 JB/T 9625锅炉管道附件承压铸钢件 技术条件时才将 ZG1Cr5Mo 纳入该标准中。ZG1Cr5Mo 称 5Cr0.5Mo 钢，这种钢具有良好的抗石油裂化过程介质腐蚀的性能，对含有硫化物的热石油介质耐蚀性良好，具有抗氢腐蚀的能力，并有良好的热强性。ZG1Cr5Mo 制造工艺性较差，易产生
21、铸造裂纹，焊接时热影响区会出现马氏体组织而产生明显的脆化，所以要制订正确的焊接工艺，焊前需进行预热，焊后需进行热处理，一般预热温度300400，焊后热处理温度 740760。常用的铬钼、铬钼钒钢铸件、锻件材料见表 1-7。表 1-4 常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料 材料状态 国别 标准 材料牌号 适用温度 备注 铸件 中国 GB/T 12230 GB/T 12230-89牌号 GB/T 12230-2005 牌号 适用温度范围参照 HG 2063 管法兰技术条件 ZG00Cr18Ni10 ZG03Cr18Ni10-196425 ZG0Cr18Ni9 ZG08Cr18Ni9-196700 ZG0
22、Cr18Ni9 Ti ZG08Cr18Ni9Ti ZG1Cr18Ni9Ti ZG12Cr18Ni9Ti ZG0Cr18Ni12Mo2Ti ZG08Cr18Ni12Mo2Ti ZG1Cr18Ni12Mo2Ti ZG12Cr18Ni12Mo2Ti CF3 CF3-196425 CF3M CF3M CF8 CF8-196700 CF8M CF8M CF8C CF8C 美国 ASTM A 351 ASTM 牌号 UNS 编号 适用温度 适用温度范围参照 ASME B16.34 CF3 J92500 425 CF3M J92800 455 CF8 J92600 816 a.温度超过 538时，仅当 C0
23、.04%时才使用 b.CL150 法兰端阀门适用温度538 c.适用温度参照ASME B16.34 CF8M J92900 CF8C J92710 续表 1-4 常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料 材料状态 国别 标准 材料牌号 适用温度 备注 锻件 中国 JB/JB/T 4728 牌号 GB/T 1220 牌号 T 4728 GB/T 1220 00Cr19Ni10 00Cr19Ni10-196425 00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo2-196700 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni11Nb 1Cr18Ni9T
24、i 1Cr18Ni9Ti 0Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti 美国 ASTM A 182 ASTM 牌号 UNS 编号 适用温度 a.F304、F316 当温度超过 538时，仅当C0.04%时才使用，且对于CL150 法兰端阀门适用温度538 b.适用温度参照ASME B16.34 F304 S30400 816 F316 S31600 F304L S30403 425 F316L S31603 450 F321 S32100 528 F347 S34700 表 1-5 常用马氏体不锈钢铸件、锻件材料 材料状态 国
25、别 标 准 材 料 牌 号 适用温度 备 注 铸件 中 国 GB/T 2100 ZG1Cr13-45350 按 JIS 8243 许用应力表温度范围确定 ZG2Cr13 美 国 ASTM A 217 ASTM 牌号 UNS编号-29649 CA15 J91150 按 ASME 许用应力表确定 ASTM A 743 CA40 J91153 棒 材 中 国 GB/T 1220 1Cr13 2Cr13 锻 件 美 国 ASTM A182 ASTM 牌号 UNS编号 适用温度 F6a S41000-29649 按ASME 许用应力表确定 棒 材 ASTM A 276 410 S41000 420 S4
26、2000 表 1-6 常用奥氏体铁素体双相不锈钢铸件、锻件材料 材料状态 国 别 标 准 材 料 牌 号 适用温度 备 注 铸 件 美 国 ASTM A 995 CD4MCu 315 ASTM A 890 4A 锻 件 ASTM A 182 ASTM 牌号 UNS 编号 F51 UNS S 31803 F53 UNS S 32750 F55 UNS S 32760 400 表 1-7 常用铬-钼钢、铬钼钒钢铸件、锻件材料 材料状态 国别 标准 材料牌号 适用温度 备注 铸件 中国 JB/T 9625 ZG20CrMo 510 ZG20CrMoV 540 ZG15Cr1Mo1V 570 ZG1C
27、r5Mo 550 JB/T 5263 WC6 593（1100F）铸件回火温度应不低于 595 WC9 铸件回火温度应不低于 675 C12A 648（1200F）铸件回火温度应不低于 730 美国 ASTM A 217 ASTM 牌号 UNS 编号 适用温度 CL150 法兰端阀门适用温度538，其中 WC6、WC9、C5、C12 仅使用经正火和回火的材料。日本电力标准 E101 规定 1Cr-0.5Mo(WC6)，2.5Cr-01Mo(WC9)最高使用温度为 593，另 WC6、WC9在高于 566温度区域使用时要考虑发生过氧化作用WC6 J12072-29648（-201200F）WC9
28、 J21890 C5 J42045 C12 J82090 C12A J84090 即生成氧化皮的可能性。锻件 中国 JB/T 9626 15CrMo 550 1Cr5Mo 570 12Cr1MoV 15Cr1Mo1V 美国 ASTM A182 ASTM 牌号 UNS 编号 适用温度 CL150 法兰端阀门适用温度538，其中 F11 仅使用经正火和回火的材料 F11 Class1 K11597-29593（-201100F）F22 Class1 K21590 F5 K41545-29648（-201200F）F9 K90941 F91 K90901 F92 K92460 4、低温钢 一般低温指
29、小于-29-196范围内，小于-196-269为超低温范围。石化企业规定低于-20就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降，脆性上升，这种现象称材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能，不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能以及良好的焊接性能，而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩，各个零件收缩率不同是致使某些密封部位发生泄漏的原因。此外，奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时，部分奥氏体转变成马氏体而引起体积变化导致阀门泄漏也是一个重要原因。因此，要研究阀门各部位零件的材料、结构特点以防止低温时产生间隙而泄漏。4.1 常用气体的液化温度 几种常
30、用气体的液化温度（一个大气压下的沸点）见表 1-8 表 1-8 常用气体的液化温度 液化气体 沸点 液化气体 沸点 氨-33.4 液化天然气-161.2 丙 烷-45 甲 烷-162 丙 烯-47.7 氧-183 硫化碳酰-50 氩-186 硫化氢-59.5 氟-187 二氧化碳-78.5 氮-195.8 乙 炔-84 氖-246 乙 烷-83.3 氘-249.6 乙 烯-104 氢-252.8 氪-151 氦-269 4.2 美国标准的低温铸钢、锻钢 适用于低温下的钢材要求在低温下有足够的韧性，衡量其韧性的指标是在低温下的冲击能量，不同类型（或牌号）的低温钢适用于不同的低温温度。低温阀门按适
31、用的温度划分，分为-46、-70、-101、-196四个等级，不同温度等级的阀门所选用的钢材必须在其所适用的温度下达到标准规定的冲击能量才是安全可靠的。4.2.1 美国标准的低温铸钢（铸件）美国低温铸钢采用的标准是 ASTM A 352低温受压零件用铁素体和马氏体铸件技术规范。该标准规定的材料牌号、适用温度及冲击能量要求见表 1-8 和表 1-9。表 1-8 低温铸钢件材料牌号和适用温度 类型 C C C-Mn C-Mo 2.5Ni C-Cr-Mo 3.5Ni 4.5Ni 9Ni Cr-Ni-Mo 牌号 LCA LCB LCC LC1 LC2 LC2-1 LC3 LC4 LC9 CA6NM 适
32、用温度-32-46-46-59-73-73-101-115-196-73 表 1-9 低温铸钢件材料夏比 V 型切口冲击能量要求 牌号 LCA LCB LCC LC1 LC2 LC21 LC3 LC4 LC9 CA6NM 试验温度-32-46-46-59-73-73-101-115-196-73 两个试样的最小值和三个试样的最小平均值 英尺每磅（焦耳）13（18）13（18）15（20）13（18）15（20）30（41）15（20）15（20）20（27）20（27）单个试样最小值 英尺每磅（焦耳）10（14）10（14）12（16）10（14）12（16）25（34）12（16）12（16
33、）15（20）15（20）ASTM A 352 中共有十个低温铸钢牌号，其中最常用的三个牌号分别是用于-46的 LCB、LCC，用于的-101的 LC3。对于低于-101以下至-196的工况条件下一般采用奥氏体钢铸件，如 CF8、CF8M，其低温冲击能量要求在 JB/T 7749低温阀门技术条件中规定，在试验温度为-196条件下夏比 V 型切口冲击能量三个试样最小平均值为 2027 牛顿每米（焦耳），三个试样中一个试样的最小值为 1020 牛顿每米（焦耳）。4.2.2 美国标准的低温锻钢（锻件）材料 美国低温锻钢采用的标准是 ASTM A 350要求进行缺口韧性试验的管道部件用碳素钢与低合金钢
34、锻件技术规范，该标准规定的材料牌号，适用温度及冲击能量要求见表 1-10。表 1-10 低温锻件材料牌号适用温度、夏比 V 型切口冲击能量 牌 号 LF1 LF2 LF3 LF5 LF6 LF9 LF787 适用温度-29-46-101-59-51-73-73 试验温度-29-46-101-59-51-73-73 三个试样的最小平均冲击能量 英尺每磅（焦耳）13（18）15（20）15（20）15（20）15（20）13（18）15（20）单个试样的最小平均值 英尺每磅（焦耳）10（14）12（16）12（16）12（16）12（16）10（14）12（16）ASTM A 350 中共有七个低
35、温锻钢牌号，其中两个最常用的牌号分别是用于-46的 LF2 和用于-101的 LF3。对于-101以下至-196工况条件下一般采用奥氏体钢锻件，如 F304、F316。4.3 中国低温阀门用的低温钢铸件和锻件材料 我国低温铸钢（铸件）材料采用的标准是 JB/T 7248阀门用低温钢铸件技术条件，该标准中只规定了 LCB、LC1、LC2、LC3 四个牌号，等同采用 ASTM A 352 中相应牌号与要求。至于低温钢锻件目前尚无阀用低温钢锻件的标准，因此锻造的低温阀门其材料可直接采用 ASTM A 350中的材料及技术要求。4.4 低温冲击试验 由于钢材在低温下韧性降低，特别是用铁素体钢如 LCA
36、、LCB、LCC、LC3 等制造的低温阀门承压件，在低温下有明显的低温脆性，若在低温下使用，必须达到一定的韧性指标才能使用。因此，这些材料要进行最低使用温度下的冲击试验，其试验方法按 GB/T 4159金属低温夏比冲击试验方法或 ISO 148钢-夏比冲击试验（V 型切口）或 ASTM A 370钢制品机械测试的标准试验方法和定义的规定。有的产品标准规定（如 API 6D）所有用于设计温度低于-29的碳钢、低合金钢承压部件都应按 ISO 148 或 ASTM A 370 进行 V 型切口的冲击试验。4.5 深冷处理 深冷处理是减少材料由于温差和在低温下金相组织改变而产生变形，从而提高阀门在低温
37、时的密封性能的一种处理方法。深冷处理的方法是将被处理的零件放入冷却介质中保温一定时间，然后取出，当零件温度升至室温后再重复进行一次处理。一般用于-101以下的阀门，主要零件在精加工前（如密封面研磨前）对阀体、阀盖、闸板（阀瓣）、阀杆、紧固件等进行低于工作温度下的深冷处理。对用于-101以上的低温阀门，当合同规定要作深冷处理时则也应按要求作深冷处理。第二节第二节 钢制阀门的内件材料钢制阀门的内件材料 内件主要是指阀门关闭件的密封面和阀杆、衬套（上密封座），在国外常以 trim 表示内件。内件材料的选用原则是根据主体材料的情况、介质特性、结构特点以及零件所起的作用、受力情况综合考虑的。对于常规的通
38、用阀门在标准已规定了内件材料或规定了几种材料由设计者根据具体情况选用。对于一些有特殊要求的阀门，如高温、高压、介质有腐蚀等工况条件，则需按工况条件选择内件材料。1、关闭件密封面材料 关闭件即闸板（阀瓣）、阀座。关闭件的密封面是阀门的主要工作面之一，材料选择是否合理以及它的质量状况直接影响阀门的功能和使用寿命。1.1 关闭件密封面的工作条件 由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压，温度可以从-269到 816，有些工作温度可达 1200，工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看，有磨拉磨损、腐
39、蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。（1）磨粒磨损 磨粒磨损是指粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在接触表面就会划出一条微小的沟槽，此沟槽所脱落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推离物体的表面。（2）腐蚀磨损 金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。（3）表面疲劳磨损 反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片和凹坑，最终导致表面的破坏。（4）冲蚀
40、材料的损环是由锐利的粒子冲撞物体而产生的，它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。（5）擦伤 擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏。1.2 对密封面材料的要求 理想的密封面要耐腐蚀、抗冲蚀、耐擦伤、有足够的挤压强度、在高温下有足够的抗氧化性和抗热疲劳性、密封面与本体有相近的线膨胀系数、有良好的焊接性能与加工性能。上述的这些对密封面材料的要求只是个理想状态，不可能有这样十全十美的材料。因此，选材要视具体情况解决主要矛盾。1.3 密封面材料的种类 常用的密封面材料分为两大类：软质材料和硬质材料。软质材料为各种橡胶、尼龙、氟塑料等。硬质材料为各种金属和合金。1.3.1 软质材料 通用阀门密封
41、面常用的软质材料为各种橡胶、尼龙、氟塑料等。见表 2-1 表 2-1 通用阀门密封面常用的软质材料 序号 名 称 代 号 适用温度 适 用 介 质 1 天然橡胶 NR-5080 盐类、盐酸、金属涂层溶液、水、湿氯气 2 氯丁橡胶 CR-4080 动物油、植物油、无机润滑油、及 PH 值变化很大的腐蚀性泥浆 3 丁基橡胶 IIR-30100 抗腐蚀、抗磨损、耐绝大多数无机酸和酸液 4 丁腈橡胶 NBR-3090 水、油品、废液等 5 乙丙橡胶（三元乙丙橡胶）EPDM（EPM）-40120 盐水、40%硼水、5%15%硝酸及氯化钠等 6 氯磺化聚乙烯合成橡胶 CSM-20100 耐酸性好 7 硅橡
42、胶 SI-70200 耐高温、低温、电绝缘性好、化学惰性大 8 氟橡胶 FPM（Viton）-23200 耐介质腐蚀优于其它橡胶，抗辐射、耐酸 9 聚四氟乙烯 PTFE（TFE）-196200 耐热、耐寒性优，耐一般化学药品溶剂和几乎所有液体 10 可熔性聚四氟乙烯 PFA Fs-4100 180 多种浓度硫酸，氢氟酸、王水，高温浓硝酸，各种有机酸，强碱等 11 聚全氟乙丙烯 FEP（F46）150 高温下有极好的耐化学性、耐阳光、耐侯性 12 聚偏氟乙烯 PVDF(F2)耐化学性能很好,耐阳光和耐候性极好是强度最高和最硬的氟塑料 13 聚三氟氯乙烯 PCTFE(F3)190 耐化学性能很好,
43、耐阳光和耐候性极好,可在 198下连续使用，强度和硬度比 F46 和 PTFE 高 14 聚烯烃 PO 100 15 聚丙烯 PP-15110 耐化学性能和耐应力开裂性能极好,耐候性差 16 聚二醚酮 PEEK-46300 17 对位聚苯 PPl 300 基本同聚四氟乙烯 18 尼龙（聚酰胺）NYLON 80 耐碱、氨 注：（1）表中的适用温度是推荐性的安全使用温度,根据密封面结构和受力的不同适用温度也不尽相同。（2）表中的适用温度范围是这类产品的一般范围，每种产品都有多种牌号，适用温度也不尽相同。此外，使用场合不同推荐的使用温度范围也不同。（3）表中的名称是这类材料的统称，每种都有几个牌号，
44、性能也不一样，如尼龙就有尼龙1010、尼龙 6、尼龙 66 等等。丁腈橡胶有丁腈 18、丁腈 26、丁腈 40 等，选用时要注意不同牌号的性能。（4）氟塑料具有冷流倾向，即应力达到一定值时开始流动，例如聚四氟乙烯如果在结构上没有考虑保护措施，在一定应力下即会流动、失效。（5）表中的推荐适用的介质范围也是拢统的，应用时要查这些材料与某种介质的相容性数据。1.3.2 硬质材料 硬质材料的密封面主要是各种金属如铜合金、不锈钢、硬质合金等。1.3.2.1 铜合金 JB/T 5300通用阀门材料中规定的灰铸铁阀、可锻铸铁阀，球墨铸钢阀的铜合金密封面材料牌号有：铸铝黄铜 ZCuZn25Al6Fe3Mn3、
45、铸锰黄铜 ZCuZn38Mn2Pb2、铸铝青铜 ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，当然还有其它牌号如 H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2 铅锑轴承合金）等。铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性都较好，但强度低，不耐氨和氨水腐蚀，适用介质温度250。但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀、熔点低，强度低，适用于温度70，PN1.6MPa 氨阀。1.3.2.2 铬不锈钢 铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蚀性介质，温度-29425的碳素钢阀门。但铬不锈钢耐擦伤性能较差，特别是在大比压的情况下使用很易擦伤。试验表明比压在 20MPa 下耐擦伤较好。对于高压小口径阀门
46、常采用棒材或锻件其牌号为 1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整体阀瓣，密封面经表面淬火（或整体淬火），其硬度值对 2Cr13 HRC4147、3Cr13 HRC 4652 为宜。国外标准中，如 API 600、BS 1873 中对 Cr13 型密封面的硬度要求为最小 HB 250硬度差至少 HB 50，材料牌号为 ASTM A 182 F6a。对于大口径阀门其密封面往往采用堆焊下面介绍几种堆焊焊条。D507 符合 GB EDCr-A1-15 堆焊金属为 1 铬 13 半铁素体高铬钢。焊层有空淬特性，一般不需热处理，硬度均匀，亦可在 750800退火软化。当加热至 9001000空冷或油淬
47、后可重新硬化。焊前须将工件预热至 300以上（也有资料介绍不需预热阀门堆焊技术），焊后空冷 HRC40。焊后如进行不同热处理可获得相应硬度。D507Mo 符合 GB EDCrA2-15 堆焊金属为 1 铬 13 半铁素体高铬钢，有空淬特性，焊前不预热，焊后不处理，焊后空冷 HRC37。D577 铬锰型阀门，堆焊焊条符合 GB EDCrMn-C-15，焊前不预热，焊后不处理，抗裂性好，HRC28，与堆 507 钼配合使用。说明：（1）D507Mo 和 D577 两种焊条是为了代替 Cr13 型焊条，堆焊有硬度差的阀门密封面而配套研制的。D507Mo 堆焊金属硬度较高，用于闸板；D577 堆焊金属
48、硬度较低，用于堆焊阀体或阀座密封面。两者组成的密封面可获得良好的抗擦伤性能。（2）堆焊层的高度加工后应在 5mm 以上，以保证硬度和成份稳定。（3）堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大以防止焊条成份发生变化影响焊接质量。1.3.2.3 硬质合金 硬质合金中最常用的是钴基硬质合金也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀、耐磨、抗擦伤，特别是红硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度，此外加工工艺性适中，其许用比压 80100MPa，国外资料介绍 155MPa。适用温度范围-196650，特殊场合可达 816。但是，它在硫酸、高温盐酸中不耐腐蚀。在一些氯化物中也不耐腐蚀。常用牌号：STELLITE
49、N0.6 符合 AWS ECoCr-A、GB EDCoCr-A-03，也相当 D802，焊前根据工件大小进行 250400预热，焊时控制层间温度 250，焊后 600750保温 12 小时后随炉缓冷或将工件置于干燥和预热的沙缸或草灰中缓冷。其它牌号还有 STELLITE N0.12 符合 AWS ECoCr-B、GB EDCr-B-03，也相当 D812，焊后其硬度 HRC41。以上两种是钴基硬质合金电焊条。钴基硬质合金还有焊丝，可以进行氧乙炔堆焊或钨极氩弧焊，牌号：STELLITE N0.6 焊丝符合 AWS：RCoCr-A 也相当 HS 111，常温硬度 HRC 4046；STELLITE
50、 N0.12 符合 AWS：RCoCr-B 也相当 HS 112，常温硬度 HRC 4550。硬质合金（钴基）焊接都要对工件预热，焊时控制层间温度焊后处理，要根据焊接工艺或焊条说明书施焊。1.3.2.4 等离子喷焊密封面 等离子喷焊用的是合金粉末，类型有铁基合金粉末、镍基合金粉末和钴基合金粉末。喷粉有许多优点，省材料、质量好，但需要设备投资。1.3.2.5 表面处理后作密封面 有些阀类的关闭件不能堆焊，如球阀的球体。如果是 Cr 不锈钢制的球体可通过热处理来提高表面硬度，如果是奥氏体钢制作的球体由于其表面很软就要用表面处理的方法来提高表面硬度，在提高硬度的同时还要考虑处理后表面的耐蚀性。常用的