制造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號(hào)的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。 制造閥門零件的材料要根據(jù)下列因素來(lái)選擇: 1、工作介質(zhì)的壓力、溫度和特性。 2、該零件的受力情況以及在閥門結(jié)構(gòu)中所起作用。 3、有較好的工藝性。 4、在滿足以上條件情況下,要有較低的成本。
閥體、閥蓋和閥板(閥瓣)的材料 閥體、閥蓋和閘板(閥瓣)是閥門主要零件之一,直接承受介質(zhì)壓力,所用材料必須符合“閥門的壓力與溫度等級(jí)”的規(guī)定。常用材料有下面幾種:
一、灰鑄鐵:灰鑄鐵適用于公稱壓力PN≤1.0MPa,溫度為-10℃~200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質(zhì)?;诣T鐵常用牌號(hào)為:HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤2.5MPa,溫度為-30~300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質(zhì),常用牌號(hào)有:KTH300—06、KTH330—08、KTH350—10。
三、球墨鑄鐵:適用于PN≤4.0MPa,溫度為-30~350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質(zhì)。常用牌號(hào)有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鑒于目前國(guó)內(nèi)工藝水平,各廠參差不齊,用戶又往往不易檢驗(yàn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),建議PN≤2.5MPa,閥門還是采用鋼制閥門為安全。
四、耐酸高硅球墨鑄鐵:適用于公稱壓力PN≤0.25MPa,溫度低于120℃的腐蝕性介質(zhì)。
五、碳素鋼:適用于公稱壓力PN≤32.0MPa,溫度為-30~425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。常用牌號(hào)有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn。 六、銅合金:適用于PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質(zhì),以及溫度-40~250℃的蒸汽介質(zhì),常用牌號(hào)為ZGnSn10Zn2(錫青銅),H62、Hpb59—1(黃銅)、QAZ19—2、QA19—4(鋁青銅)。
七、高溫鋼:適用于公稱壓力PN≤17.0MPA、溫度≤570℃的蒸汽及石油產(chǎn)品。常用牌號(hào)有ZGCr5Mo,1Cr5M0. ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌號(hào)。具體選用必須按照閥門壓力與溫度規(guī)范的規(guī)定
。 八、低溫鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥—196℃乙烯,丙烯,液態(tài)天然氣,液氮等介質(zhì),常用牌號(hào))有ZG1Cr18Ni9 、0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 、ZG0Cr18Ni9。
九、不銹耐酸鋼,適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa 、溫度≤200℃硝酸,醋酸等介質(zhì),常用牌號(hào)有ZG0Cr18Ni9Ti 、 ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。
二、 密封面材料
密封面是閥門較關(guān)鍵的工作面,密封面質(zhì)量的好壞關(guān)系到閥門的使用壽命,通常密封面材料要考慮耐腐蝕,耐擦傷,耐沖蝕,抗氧化等因素。 通常分兩大類:
(一) 軟質(zhì)材料 1、 橡膠(包括丁睛橡膠,氟橡膠等) 2、 塑料(聚四氟乙烯,尼龍等)
(二) 硬密封材料 1、 銅合金(用于低壓閥門) 2、 鉻不銹鋼(用于普通高中壓閥門) 3、 司太立合金(用于高溫高壓閥門及強(qiáng)腐蝕閥門) 4、 鎳基合金(用于腐蝕性介質(zhì))
三 、 閥 桿 材 料
閥桿在閥門開啟和關(guān)閉過(guò)程中,承受拉、壓和扭轉(zhuǎn)作用力,并與介質(zhì)直接接觸,同時(shí)和填料之間還有相對(duì)的摩擦運(yùn)動(dòng),因此閥桿材料必須保證在規(guī)定溫度下有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性,有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性,以及良好的工藝性。常用的閥桿材料有以下幾種。
一、碳素鋼
用于低壓和介質(zhì)溫度不超過(guò)300℃的水、蒸汽介質(zhì)時(shí),一般選用A5普通碳素鋼。
用于中壓和介質(zhì)溫度不超過(guò)450℃的水、蒸汽介質(zhì)時(shí),一般選用35優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
二、合金鋼
用于中壓和高壓,介質(zhì)溫度不超過(guò)450℃的水、蒸汽、石油等介質(zhì)時(shí),一般選用40Cr(鉻鋼)。用于高壓、介質(zhì)溫度不超過(guò)540℃的水、蒸汽等介質(zhì)時(shí),可選用38CrMoALA滲氮鋼。用于高壓、介質(zhì)溫度不超過(guò)570℃的蒸汽介質(zhì)時(shí),一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。
三、不銹耐酸鋼S
用于中壓和高壓、介質(zhì)溫度不超過(guò)450℃的非腐蝕性介質(zhì)與弱腐蝕性介質(zhì),可選用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不銹鋼。用于腐蝕性介質(zhì)時(shí),可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉淀硬化鋼。
四、耐熱鋼
用于介質(zhì)溫度不超過(guò)600℃的高溫閥門時(shí),可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。
四 、閥桿螺母材料閥桿螺母在閥門開啟和關(guān)閉過(guò)程中,直接承受閥桿軸向力,因此必須具備一定的強(qiáng)度。同時(shí)它與閥桿是螺紋傳動(dòng),要求摩擦系數(shù)小,不生銹和避免咬死現(xiàn)象。
一、銅合金 銅合金的摩擦系數(shù)較小,不生銹,是目前普遍采用的材料之一。對(duì)于Pg<1.6Mpa的低壓閥門可采用ZHMn58-2-2鑄黃銅。對(duì)Pg16-6.4Mpa的中壓閥門可采用ZQAL9-4無(wú)錫青銅。對(duì)于高壓閥門可采用ZHAL66-6-3-2鑄黃銅。
二、鋼 當(dāng)工作條件不允許采用銅合金時(shí),可選用35、40等優(yōu)質(zhì)炭素鋼,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不銹耐酸鋼。工作條件不允許指下列情況。
1、用于電動(dòng)閥門上,帶有瓜形離合器的閥桿螺母,需要進(jìn)行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質(zhì)或周圍環(huán)境不適合選用銅合金時(shí),如對(duì)銅有腐蝕的氨介質(zhì)。選用鋼制閥桿螺母時(shí),要特別注意螺紋的咬死現(xiàn)象。
五、 緊固件、填料及墊片材料
一、緊固件材料 緊固件主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊固件在閥門上直接承受壓力,對(duì)防止介質(zhì)外流起關(guān)重要作用,因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性。根據(jù)介質(zhì)壓力和溫度選擇緊固件材料時(shí)可按表5-1選擇。
名稱 |
公稱壓力 Pg (Mpa) |
介 質(zhì) 溫 度 (℃) |
|||||||
300 |
350 |
400 |
425 |
450 |
530 |
||||
螺栓 雙頭 螺栓 |
1.6-2.5 |
A3 |
35 |
30CrMoA |
_ |
||||
4.0-10.0 |
35 |
35CrMoA |
25Cr2MoVA |
||||||
16.0-20.0 |
30CrMoA |
35CrMoA |
25Cr2MoVA |
||||||
螺母 |
1.6-2.5 |
A3 |
30 |
35 |
_ |
||||
4.0-10.0 |
30 |
35 |
35CrMoA |
||||||
16.0-20.2 |
35 |
35CrMoA |
表5-1
選用合金鋼材料時(shí)必須經(jīng)過(guò)熱處理。對(duì)緊回件有特殊耐腐蝕要求時(shí),可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。
二、填料材料
在閥門上,填料是用來(lái)充填閥蓋填料室的空間,以防止介質(zhì)經(jīng)由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。
1、 對(duì)填料的要求
1) 耐腐蝕性好,填料與介質(zhì)接觸,必須能耐介質(zhì)的腐蝕。
2) 密封性好,填料在介質(zhì)及工作溫度的作用下不泄漏。
3) 摩擦系數(shù)小,以減小閥桿與填料間的摩擦力矩。
2、 填料的種類 填料可分為軟質(zhì)填料及硬質(zhì)填料兩種:
1)軟質(zhì)填料:系由植物質(zhì),即大麻、亞麻、棉、黃麻等,或由礦物質(zhì),即石棉纖維,或由石棉纖維內(nèi)夾金屬絲和外涂石墨粉等編織的線繩,也有壓成的成型的填料,以及近年來(lái)新發(fā)展的柔性石墨填料材料。植物質(zhì)填料較便宜,常用于100℃以下的低壓閥門;礦物質(zhì)填料可用于450-500℃的閥門。近年來(lái)使用橡膠O型圈做填料的結(jié)構(gòu)在逐步推廣,但介質(zhì)溫度一般限制在60℃以下。高溫高壓閥門上的填料也有采用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2)硬質(zhì)填料:即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結(jié)而成型的填料,金屬填料使用較少。
3、 填料的選擇 選擇填料要根據(jù)介質(zhì)、溫度和壓力來(lái)選擇,常用的材料有以下幾種:
1)油浸石棉繩,可按表5-2選擇。
2)橡膠石棉繩:可按表5-3選擇。
3)石墨石棉繩:石棉繩上涂有石墨粉,可用溫度450℃以上,壓力可以達(dá)到16Mpa,一般適用于高壓蒸汽上。近后來(lái)又逐步采用了壓成人字型填料,單圈放置,密封性好。
4)聚四氟乙烯:這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質(zhì)上,但溫度不得起過(guò)200℃。一般采用壓制或棒料車制而成,形狀如圖5-1所示。
名 稱 |
牌 號(hào) |
形 狀 |
規(guī) 格 (直徑或方形邊長(zhǎng)) |
適用極限壓力 kgf/cm2 |
適用極限溫度 (℃) |
用途 |
油 浸 石 棉 繩 |
YS450 |
F |
3.4.5.6.8.10 13.16.19.22.25 |
60 |
450 |
用于水蒸氣、空氣、 石油產(chǎn)品 |
Y |
5.6.8.10.13 16.19.22.25 |
|||||
N |
3.5.6.8.10.13 16.19.22.25 |
|||||
YS350 |
F、Y、N |
3.5.6.8.10.13 16.19.22.25. |
45 |
350 |
||
YS250 |
F、Y、N |
3.5.6.8.10.13. 16.19.22.25 |
45 |
250 |
表5-2
注:形狀代號(hào)F表示方的,穿心或一至多層編結(jié);Y表示圓的,中間是一扭制芯子,外邊是一至多層編結(jié);N表示扭制的。
名 稱 |
牌 號(hào) |
規(guī) 格 (直公式或方形邊長(zhǎng)) |
適用極限壓力 kgf/cm2 |
適用極限溫度 (℃) |
用 途 |
橡膠 石棉 盤根 |
XS450 |
3 . 4 . 5 . 6 . 8 10 . 13 . 16 . 19 22 . 25 . 28 |
60 |
450 |
用于蒸汽 、石油產(chǎn) 品 |
XS350 |
45 |
350 |
|||
XS250 |
45 |
250 |
表5-3
三、墊片材料
墊片是用來(lái)充填兩個(gè)結(jié)合面(如閥體和閥蓋之間的密封面)間所有凹凸不平處,以防止介質(zhì)從結(jié)合面間泄漏。
1、 對(duì)墊片的要求 墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強(qiáng)度,以保證密封。同時(shí)要具有良好的耐腐蝕性。
2、 墊片材料的種類和選擇 墊片可分為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種,軟質(zhì)一般為非金屬材料,如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板,聚四氟乙烯等。硬質(zhì)一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。墊片的形狀有很多,有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。金屬墊片的材料一般用08、10、20優(yōu)質(zhì)碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9不銹鋼,加工精度和表面光潔度要求較高,適用于高溫高壓閥門。非金屬墊片材料一般塑性較好,用不大的壓力就能達(dá)到密封。適用于低溫低壓閥門。墊片材料可按表5-4選擇。
墊 片 材 料 |
介 質(zhì) |
應(yīng)用范圍 |
|
壓力(Mpa) |
溫度(℃) |
||
厚紙板 |
水、油類 |
≤10 |
40 |
油浸紙板 |
水、油類 |
≤10 |
40 |
橡膠板 |
水、空氣 |
≤6 |
50 |
石棉板 |
蒸汽、煤氣 |
≤6 |
450 |
聚四氟乙烯 |
腐蝕性介質(zhì) |
≤25 |
200 |
橡膠石棉板XB-450 |
水蒸汽、空氣、煤氣 |
≤60 |
450 |
XB-350 |
水蒸汽、空氣、煤氣 |
≤40 |
350 |
XB-200 |
水蒸汽、空氣、煤氣 |
≤15 |
200 |
耐油橡膠石棉板 |
油類 |
160 |
30 |
08鋼與XB-450充填 |
蒸汽 |
100 |
450 |
08鋼與XB-350充填 |
蒸汽 |
40 |
350 |
1Cr13、0Cr13石棉充填 |
蒸汽 |
100 |
600 |
08鋼與耐油橡膠石棉充填 |
油類 |
100 |
350 |
銅 |
水蒸汽、空氣 |
100 |
250 |
鋁 |
水蒸汽、空氣 |
64 |
350 |
10鋼、20鋼 |
水蒸汽、油類 |
200 |
450 |
1Cr13 |
蒸汽 |
200 |
550 |
1Cr13Ni9 |
蒸汽 |
200 |
600 |
表5-4
制造閥門零件材料很多,包括各種不同牌號(hào)的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。
制造閥門零件的材料要根據(jù)下列因素來(lái)選擇:
1、工作介質(zhì)的壓力、溫度和特性。
2、該零件的受力情況以及在閥門結(jié)構(gòu)中所起作用。
3、有較好的工藝性。
4、在滿足以上條件情況下,要有較低的