閥門培訓(xùn)教材

1、目 錄第一章 泵閥材料第一節(jié) 閥體、閥蓋和閘板（閥瓣）的材料第二節(jié) 內(nèi)件材料第三節(jié) 焊接材料第四節(jié) 墊片第五節(jié) 填料第六節(jié) 緊固件第二章 美標(biāo)閥門第三章 焊接質(zhì)量控制第一章 泵閥材料閥門是接通流體通路或改變流向、流量及壓力的裝置。其功能是接通或截斷流體通路、調(diào)節(jié)流體流量、壓力；防止流體倒流和釋放過剩壓力。為了保證閥門有效地實施這些功能必須滿足許多條件例如選擇合適的閥門類型、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等等。其中，材質(zhì)的選擇是十分重要的一個環(huán)節(jié)。由于各工業(yè)領(lǐng)域的特殊性以及考慮流體的溫度、壓力、特性、腐蝕以及材料的資源、制造的工藝性等情況，使材料的選擇十分困難。但是，總的材料選擇原則有以下三個方面一、滿足使用性能的

2、要求為了滿足使用性能，就要根據(jù)閥門的工作條件，即介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)的性質(zhì)例如有無腐蝕、有無顆粒、是否會被金屬離子污染以及閥門零件在閥門中所起的作用、受力情況等等來選擇材料。而最最關(guān)鍵的是要保證閥門在相應(yīng)的環(huán)境中可靠的工作。二、有良好的工藝性工藝性包括鑄造、鍛造、切削、熱處理、焊接等性能。三、有良好的經(jīng)濟性經(jīng)濟性即是要用盡可能低的成本制造出符合性能要求的產(chǎn)品。評價經(jīng)濟性的好環(huán)可以用價值與性能（功能）成本三者關(guān)系表示。從上式可看出提高產(chǎn)品價值有三個途徑：性能不變成本降低；成本不變提高性能；提高一定成本帶來性能更大的提高。需要說明的是工藝性和經(jīng)濟性要服從使用性能的要求，也就是說要在保證使用性能的

3、前提下力求有良好的工藝性和經(jīng)濟性。十全十美的木料是沒有的，選材要綜合考慮，解決主要矛盾。例如：在有些強腐蝕工況下使用的閥門，由于沒有耐這種介質(zhì)腐蝕的密封面材料，只能用本體材料作密封面，但是容易造成密封擦傷。密封面擦傷總比堆焊了其他密封面材料而造成嚴(yán)重腐蝕破壞要強。這種選材的處理方法就是解決腐蝕這個主要矛盾來保證閥門一定的使用周期。可供制造閥門零件的材料牌號很多，包括各種鑄鐵，鋼材、有色金屬及其合金、各種非金屬材料等等。為了減少供應(yīng)和儲備上的困難、在一定范圍內(nèi)使用的通用閥門主要零件材料已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。例如JB/T 5300-1991通用閥門材料，SH 3064-94石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及

4、驗收中對某些閥門的零件應(yīng)選什么材質(zhì)作了規(guī)定。某些產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)該產(chǎn)品的適用條件也對某些零件材料作了原則的規(guī)定。但是工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域其工況條件、介質(zhì)特性十分復(fù)雜，所以我們必須了解材料的特性、應(yīng)用場合以便為了適應(yīng)某一工況條件盡量正確、合理的選擇材料和代用材料。第一節(jié) 閥體、閥蓋和閘板（閥瓣）的材料閥體、閥蓋和閘板（閥瓣）是閥門的主要零件之一，直接承受介質(zhì)壓力。其中閥體、閥蓋是承壓件，閘板（閥瓣）是控壓件。承壓件的定義是：一旦它們破壞，其所包容的流體會釋放到大氣中的零件。因此，所用的材料必須具有能在規(guī)定介質(zhì)溫度和壓力作用下達(dá)到的機械性能和良好的冷、熱加工工藝性。大多數(shù)閥門的閥體、閥蓋和閘板（閥瓣）

5、形狀都比較復(fù)雜，因此一般采用鑄件較多。只有某些小口徑閥或特殊工況要求的閥門采用鍛件。一、碳素鋼適用于非腐蝕性介質(zhì)，在某些特定條件下如在一定范圍內(nèi)的溫度、濃度條件下也可用于某些腐蝕性介質(zhì)。適用溫度-29425。1. 碳素鑄鋼目前國內(nèi)采用的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是GB 12229-89通用閥門 碳素鋼鑄件技術(shù)條件，材料牌號為WCA、WCB、WCC。該標(biāo)準(zhǔn)是參照美國材料試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTM A216-77高溫用可熔焊碳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定的。美國的這個標(biāo)準(zhǔn)至少已修改過兩次而我們的GB 12229-89仍在使用。目前見到的較新的版本是ASTM A216-89。它與ASTM A216-77的區(qū)別（也即與GB 12229

6、-89的區(qū)別）在于以下三個方面A：89年的標(biāo)準(zhǔn)對WCB鋼增加了一條規(guī)定，即含碳量最大限值每降低0.01%含錳量最大限值可增加0.04%直到最大值為1.28%。B： WCA、WCB、WCC三個牌號的雜質(zhì)元素CU：77年為0.50%，89年修改為0.30%；Cr：77年為0.40%，89年修改為0.50%；Mo：77年為0.25%，89年修改為0.20%。C：雜質(zhì)元素的總合應(yīng)1.0%，89年加上了當(dāng)有碳當(dāng)量要求時此條不適用，并規(guī)定三個牌號的碳當(dāng)量最大值為0.5以及碳當(dāng)量的計算式。注意事項：A：合格的鑄件必須是化學(xué)成份合格，力學(xué)性能也合格，并且全面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，特別是雜質(zhì)元素的控制，否則影響焊接性能

7、。B：標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的化學(xué)成份是最大值。在制造過程中為了獲得良好的焊接性能又能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)性能必須制訂化學(xué)成分的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)和對鑄件，試棒進行正確的熱處理。否則制造不出合格的鑄件。例如WCB鋼的含碳量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.3%如果冶煉出來的WCB鋼含碳量為0.1%或更低從成分上看是合格的，但力學(xué)性能達(dá)不到要求。含碳量如果等于0.3%也合格但焊接性能差，含碳量的控制以0.25%左右為最佳。如果做“出口”有的外商會提出含碳量的控制要求。C：關(guān)于碳素鋼閥門的溫度范圍（a）JB/T 5300-91通用閥門材料規(guī)定碳素鋼制閥門的適用溫度為-30至450。（b）SH 3064-94石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗

8、收規(guī)定碳素鋼制閥門的適用溫度為-20至425（使用下限規(guī)定為-20是為了與GB 150鋼制壓力容器統(tǒng)一）。（c）ANSI B16.34法蘭和對焊端閥門壓力溫度額定值基準(zhǔn)中規(guī)定WCB A105（碳素鋼）適用溫度范圍為-29至425不允許在425以上長期使用。固碳素鋼在425以上有石墨化傾向。2.碳素鋼鍛材JB/T 7746-95縮徑鍛鋼閥門執(zhí)行GB 12228-89通用閥門 碳素鋼鍛件技術(shù)條件。JB/T 450-92PN16.032.0MPa鍛造角式高壓閥門、管件、緊固件技術(shù)條件中執(zhí)行的JB 755-85壓力容器技術(shù)條件已廢止，由JB 4726-94壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件代替。制造鍛造閥

9、門主要承壓件、閥體、閥蓋的材料最常用的牌號是GB 699優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件中的20、25、30、35、40以及25Mn。一般習(xí)慣上中壓鍛鋼閥采用25號鋼制作承壓件。35號、40號用于制作PN16.0MPa、PN32.0MPa鍛造角式高壓閥承壓件。PN14.0MPa的縮徑鍛鋼閥承壓件常用25或25Mn制作。應(yīng)注意鍛件鍛造后必須進行熱處理，25號鋼以下包括25號采用正火處理，30、35、40根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需要的力學(xué)性能采用正火或調(diào)質(zhì)處理。引進裝置進入我國后，國外進口的鍛造碳素鋼閥門如800磅級鍛鋼閥采用的材料是ASTM A105管道部件用碳鋼鍛件其主要化學(xué)成分（%）：C Mn Si P S 0.

10、35 0.601.05 0.35 0.04 0.05 力學(xué)性能：b（MPa） s（MPa） % % HB 485 250 22 30 187注意事項：A：ASTM A105并不是我國的25號鋼或25Mn鋼，雖然其主要化學(xué)成分相當(dāng)于我國的25Mn，但ASTM A105對其雜質(zhì)元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的關(guān)系都有控制要求。B鍛鋼閥門是否需要進行材料的力學(xué)性能檢測是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求決定的，對于低碳鋼只要化學(xué)成份合格，正火的熱處理工藝正確，他的力學(xué)性能就是一定的，不象中碳鋼和高碳鋼可以按淬火后的不同回火溫度得到不同的力學(xué)性能。對于鍛造高壓閥門如PN16.0MPa、PN3

11、2.0MPa或更高壓力的鍛鋼閥由設(shè)計決定采用的材料應(yīng)達(dá)到的機械性能。根據(jù)所要求的機械性能確定回火溫度以達(dá)不到材料的性能符合設(shè)計要求。二、不銹鋼閥門中常用的不銹鋼是奧氏體不銹鋼，用于腐蝕性介質(zhì)適用溫度范圍很廣，低溫可用于-269（液氦）高溫可達(dá)816常用的溫度范圍為-196（液氮）至650。奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、高溫抗氧化性、和耐低溫性能。因此，廣泛用于制作耐腐蝕閥門、高溫閥門和低溫閥門。奧氏體不銹鋼的耐蝕性是相對的，不是什么樣的腐蝕介質(zhì)它都能承受。金屬的腐蝕現(xiàn)象或所謂的耐腐蝕性是根據(jù)腐蝕性介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流速等環(huán)境條件，以及金屬本身的性質(zhì)、即含有成分、加工性、熱處理等諸

12、因素的差異而分別有不同的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速度。例如不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，可是因為腐蝕環(huán)境或使用條件的不同，也可能發(fā)生意想不到的腐蝕破壞事故。因此，應(yīng)充分地了解腐蝕介質(zhì)和耐腐蝕材料，才能選擇合適的耐腐蝕材料。金屬的腐蝕形態(tài)可分為兩大類；均勻（全面）腐蝕和局部腐蝕，均勻（全面）腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。全面成膜腐蝕：腐蝕在金屬的全部或大部面積上進行，而且生成保護膜，具有保護性。例如：碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快當(dāng)硫酸濃度大于50%時，腐蝕率達(dá)到最大值，此后濃度再繼續(xù)增大腐蝕率反而下降。這是由于濃硫酸的強氧化性，在鐵的表面生成一層組織致密的鈍化膜，這種鈍化膜不溶于濃硫酸，從而起到了阻礙腐蝕作用

13、。無膜腐蝕：無膜全面腐蝕很危險，因為它保持一定速度全面進行。局部腐蝕：局部腐蝕的形態(tài)有十三種如縫隙腐蝕、脫層腐蝕、晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕等等。據(jù)調(diào)查，化工裝置中局部腐蝕約占70%。在諸多局部腐蝕的形態(tài)中與閥門制造有關(guān)且常見的是晶間腐蝕。一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示。但如何評價則有不同規(guī)定。按石油化工企業(yè)管道設(shè)計器材選用通則規(guī)定，介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率，管道金屬材料的耐腐蝕能力可分為下列四類：年腐蝕速率不超過0.05mm的材料為充分耐腐蝕材料；年腐蝕速率在0.050.1mm的材料為耐腐蝕性材料；年腐蝕速率0.10.5mm的材料為尚耐腐蝕性材料；年腐蝕速率超過0.5mm的材料為不耐腐蝕材料。腐蝕數(shù)

14、據(jù)手冊對均勻（全面）腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來評價，如表1所示。表1 耐蝕性能的評價腐蝕率，mm/a評 價0.050.050.50.51.51.5優(yōu)良良好可用，但腐蝕較重不適用，腐蝕嚴(yán)重?fù)?jù)金屬防腐蝕手冊（中國腐蝕與防護學(xué)會）規(guī)定如表2所示。表2 金屬材料耐腐蝕性的10級標(biāo)準(zhǔn)耐蝕等級12345678910腐蝕率，mm/a0.0010.0010.0050.0050.010.010.050.050.10.10.50.51.01.05.05.010.010耐蝕性類別完全耐蝕很耐蝕耐蝕尚耐蝕欠耐蝕不耐蝕按日本配管裝置用配管材料及其選定法規(guī)定如表3所示。表3 耐蝕性能的評價腐蝕率，mm/a評 價0.005

15、0.050.0050.50.05可充分使用可使用盡量不要使用0.5以上不使用晶間腐蝕：局部地沿著結(jié)晶粒子邊界向深度方向腐蝕的形式稱晶間腐蝕。這種腐蝕，外表看不出腐蝕跡象。嚴(yán)重的晶間腐蝕可以穿過整個機體厚度。產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是由于沿晶粒邊界析出碳化鉻Cr23C6或FeCr化合物稱相使晶界周圍貧鉻，在適合的腐蝕介質(zhì)（產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)）中，就形成碳化鉻（陰極）貧鉻區(qū)（陽級）電池。使晶界貧鉻區(qū)產(chǎn)生腐蝕。由上述可看出晶間腐蝕是有條件的。其內(nèi)因是必須有碳化鉻或相沿晶界析出使晶界貧鉻。其外因是必須有腐蝕貧鉻區(qū)的介質(zhì)。水和一些中性溶液并不腐蝕貧鉻區(qū)，所以即使存在貧鉻區(qū)也不會產(chǎn)生晶間腐蝕。如果晶界不貧鉻，即

16、使有產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)也不會產(chǎn)生晶間腐蝕。所以產(chǎn)生晶間腐蝕的內(nèi)因、外因缺一不可。產(chǎn)生貧鉻的原因：一是鋼水化學(xué)成分不合格，如碳高、鉻低或含鈦、鈮的不銹鋼中碳鈦比或碳鈮比不夠。二是熱處理工藝不正確或焊接或加工時加熱至碳化物析出溫度，而在900至400冷卻速度不夠快而析出碳化物造成貧鉻?？刂茒W氏體不銹鋼晶間腐蝕有三種方法：（1）執(zhí)行正確的熱處理工藝將鋼加熱至1100水淬（急冷）使碳化物向固溶體中溶解；（2）加入固定碳的元素鈦或鈮；（3）采用含碳量0.03的超低碳不銹鋼。奧氏體不銹鋼作高溫鋼用。高溫是指溫度超過350以上。高溫用鋼是指在高溫下具有較高強度的鋼材。在石油化工裝置里，高溫并伴有腐蝕的場合就

17、必須使用既耐高溫又耐腐蝕的材料。不銹鋼18Cr-8Ni25Cr-20Ni的高溫強度高，特別是18-8Ti18-8Nb等合金元素影響更為優(yōu)越。一般在沒有耐腐蝕性問題的場合，在規(guī)定范圍內(nèi)，含碳量高的不銹鋼，其高溫強度也高。若在18-8鋼內(nèi)添加Mo、Nb、Ti、Mo可強化基體Nb、Ti則形成碳化物，從而可改善高溫強度。具體什么牌號的不銹鋼最高使用溫度多少要查材料的溫壓表。1. 不銹鑄鋼制造閥體、閥蓋、閘板（閥瓣）當(dāng)采用鑄件時常用的鑄鋼牌號為GB 12230通用閥門奧氏體鑄鋼件技術(shù)條件和GB 2100不銹鋼酸鑄件技術(shù)條件中的ZG00Cr18Ni10、ZG0Cr18Ni9、ZG1Cr18Ni9、ZG0C

18、r18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti；GB 2100中的ZG1Cr13、ZG2Cr13、ASTM A217高溫承壓件用馬氏體不銹鋼和合金鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的CA15（相當(dāng)我國ZG1Cr13）以及GB 12230中的CF3、CF8、CF3M、CF8M、CF8C（這五個牌號選自ASTM A351承壓伴用奧氏體、奧氏體鐵素體（雙相）鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。60年代初至70年代末我國的不銹鋼閥的牌號只有兩個，而且這兩個牌號一直延用至今即ZG1Cr18Ni9Ti（材料代號P）和ZG1Cr18Ni12Mo2Ti（材料代號R），引進裝置出現(xiàn)后，

19、CF3、CF8、CF3M、CF8M才在閥門制造中使用。目前不銹鋼閥最常用的不銹鑄鋼牌號為ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、CF3、CF8、CF3M、CF8M。此外ZG1Cr13、ZG2Cr13和CA15一般只作關(guān)閉件（閘板或閥瓣）用。關(guān)于不銹鑄鋼使用中的注意事項：（1）GB 12230不適用于帶焊接法蘭的鑄件，該標(biāo)準(zhǔn)中并沒有說明為什么不適用，筆者認(rèn)為主要是該標(biāo)準(zhǔn)中沒有涉及有關(guān)焊接法蘭鑄件應(yīng)有的有關(guān)焊接件的技術(shù)要求，焊接熱處理等條款。（2）GB 12230中沒有提到晶間腐蝕檢驗問題，該標(biāo)準(zhǔn)中的CF3、CF8、CF3M、 CF8M、CF8C來自ASTM A351，而AST

20、M A351中也沒提到晶間腐蝕檢驗問題，這是因為ASTM A351中的鋼號沒有或不適于惡劣的腐蝕環(huán)境。美國標(biāo)準(zhǔn)分的很細(xì)，在惡劣條件下使用的不銹鋼另有標(biāo)準(zhǔn)，即ASTM A744惡劣條件下用耐蝕鐵、鉻、鎳鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在這個標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定了CF3、CF3M、CF8C要在敏化試片上作晶間腐蝕檢驗，其余牌號的鉻鎳不銹鋼在交貨產(chǎn)品的試樣上作晶間腐蝕檢驗。GB 2100中關(guān)于晶間腐蝕檢驗是按合同規(guī)定。（3）晶間腐蝕檢驗：晶間腐蝕檢驗用的試片是個80×18×3（長×寬×厚）上下兩平面磨至的薄片。敏化：將試片在650下加熱、保溫2小時（壓力加工件）或1小時（鑄件）空冷。之所

21、以在650加熱是因為奧氏體不銹鋼在500700碳化鉻最易沿晶界折出造成晶界貧鉻從而在產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)中產(chǎn)生晶間腐蝕。交貨產(chǎn)品試片：即試片經(jīng)固溶處理，實際上是和鑄件一同處理的試樣上取下來的試片。判別：試片在酸中浸泡后彎曲90°（鑄件）或180°（鍛件）若有裂紋則不合格，不合格時鑄件要重新熱處理，但重復(fù)處理的次數(shù)不超過兩次。什么情況下要在敏化試片上作晶間腐蝕檢驗？含碳量0.03或添加了穩(wěn)定化元素Ti、Nb以及0.03C0.08不含穩(wěn)定化元素用于焊接的奧氏體鉻鎳不銹鋼要在敏化試片上進行晶間腐蝕檢驗，因為不敏化不易發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕傾向。什么情況下可不敏化？含碳量大于0.03不含穩(wěn)定化

22、元素的奧氏體鉻鎳不銹鋼若不作焊接件可不敏化。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題是很嚴(yán)重的問題，因此，一定要根據(jù)客戶要求，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)。（4）使用馬氏體不銹鋼鑄件時一定要進行正確的熱處理，馬氏體不銹鋼ZG1Cr13、ZG2Cr13、CA15如果不作熱處理一摔就碎，很脆，特別作止回閥閥瓣不處理很容易破壞，處理的方法可以退火，然后密封面高頻淬火；也可以調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)即淬火后高溫回火，ASTM A217規(guī)定CA15的最低回火溫度為595。（5）奧氏體鉻鎳不銹鋼采用固溶處理即1100加熱保后水淬，其作用是消除焊接應(yīng)力、恢復(fù)沖擊值（勒性）、改善耐蝕性。1=（°F-32）×5/9（6）含碳量0.0

23、3的超低碳不銹鑄鋼的溫度限制CF3800°F（426.6） CF3M850°F（454.4）（7）含碳量0.03的不銹鑄鋼的最高使用溫度按溫壓表確定。2. 不銹鋼棒材和鍛件國內(nèi)牌號的不銹鋼棒執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是GB 1220不銹鋼棒常用牌號為：1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2鍛件的牌號與棒材相同，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為JB 4728壓力容器用不銹鋼鍛件。美國牌號的不銹鋼棒材和鍛材分別執(zhí)行ASTM A276不銹鋼與耐熱鋼棒材和型材和ASTM A182高溫用鍛制或軋制合金鋼法蘭、鍛制管件、

24、閥門和部件。常用棒材牌號為ASTM A276 304、304L、316、316L常用鍛材牌號為ASTM A182 F304、F304L、F316、F316L關(guān)于不銹鋼棒材和鍛材使用中的注意事項（1）ASTM A276 304不等于ASTM A182 F304。304含Ni 8.010.5%，F(xiàn)304含Ni 811%。304L不等于F304L 304L含碳0.03含Ni 812%，F(xiàn)304L含碳0.035含Ni 813%。316L不等于F316L 316L含碳0.03含Ni1014%，F(xiàn)316L含碳0.035含Ni 1015%。（2）不要認(rèn)為鑄材與相應(yīng)牌號的棒材化學(xué)成份是相同的。例如 316L含

25、Cr量1618% 含Ni量1014% CF3M含Cr量1721% 含Ni量913% 316含Cr量1618% 含Ni量1014% CF8M含Cr量1821% 含Ni量912% 304含Cr量1820% 含Ni量810.5% CF8含Cr量1821% 含Ni量811% 304L含Cr量1820% 含Ni量812% CF3含Cr量1721% 含Ni量812% 由以上看出如果用316或316L重熔變成CF8或CF8M往往Cr含量不夠。 （3）GB 1220不銹鋼棒中有一種牌號Y1Cr18Ni9含C0.15含S0.15這是一種易切削鋼和1Cr18Ni9是不一樣的前者不能用于耐酸的場合。（4）其余注意事

26、項同不銹鑄鋼三、高溫閥用鋼這里說的高溫閥是指用于火力發(fā)電，介質(zhì)為高溫、高壓蒸汽的閥門和用于煤油廠催化系統(tǒng)，介質(zhì)為有硫化物氫腐蝕的石油介質(zhì)的閥門。1. 用于高溫、高壓蒸汽的閥門主體的鑄鋼材料采用以下兩個標(biāo)準(zhǔn)：（1）ZB J 98015-89鍋爐管道附件承壓件技術(shù)條件，材料牌號如下：材料牌號 適用溫度范圍ZG20CrMo 510ZG20CrMoV 540ZG15Cr1Mo1V 570（2）JB/T 5263-91電站閥門鑄鋼件技術(shù)條件材料牌號為WC1（0.5Mo）、WC6（1Cr-0.5Mo）、WC9（2.5Cr-1Mo）這三個牌號來自ASTM A217高溫承壓件用馬氏體不銹鋼和合金鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

27、。這三種鋼的適用溫度范圍，從ANST B16.34溫壓表中查得的結(jié)果以及各閥門制造廠根據(jù)自己產(chǎn)品的特點和使用場合推薦的使用溫度限制列于下表：牌 號推 薦 適 用 溫 度 范 圍 ANSI B16.34美國費希爾日本崗野國內(nèi)某廠WC6593537.7450540以下552WC9593565.5540580以下593WC1455454.4425450以下454注：WC1在468以上溫度區(qū)域使用時要考慮高溫下石墨化的可能性WC6、WC9在565.5以上區(qū)域使用時要考慮生成氧化皮的可能性。2. 用于煉廠催化系統(tǒng)工作溫度550的鑄鋼材料這種閥門過去習(xí)慣上都叫鉻5鉬閥?？墒氰T鋼鉻5鉬這個牌號的鑄鋼既無國家

28、標(biāo)準(zhǔn)也無專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。長期以來各閥門制造廠均參照原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)來制訂自己的工廠標(biāo)準(zhǔn)。其牌號為ZGCr5Mo，其含碳量為0.150.25%。因此實際牌號應(yīng)定為ZG2Cr5Mo，閥門設(shè)計手冊給出的牌號就是ZG2Cr5Mo。中石化在制訂SH 3064-94石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收標(biāo)準(zhǔn)時參照J(rèn)IS G5151中的SCPH61、BS3100中的B5、ASTM A217中的C5以及我國GB 1221中1Cr5Mo的化學(xué)成份將這種材料訂為ZG1Cr5Mo，但同樣只有個牌號并無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定它的化學(xué)成份、力學(xué)性能、熱處理規(guī)范等等。70年代末引進裝置中這類閥門的材料為ASTM A217 C5從成份上看相當(dāng)鑄鋼1鉻

29、5鉬。筆者建議采用ASTM A217 C5來制造這類閥門。上述的鋼號也叫5鉻0.5鉬鋼。這種鋼具有良好的抗石油裂化過程介質(zhì)腐蝕的性能。對含有硫化物的熱石油介質(zhì)耐蝕性良好，有抗氫腐蝕的能力。并有良好的熱強性。該鋼種工藝性能較差易產(chǎn)生鑄造裂紋，焊接時，熱影響區(qū)會出現(xiàn)馬氏體組織而產(chǎn)生明顯的脆化，所以該鋼種焊前需予熱，焊后要熱處理，一般予熱溫度300400焊后處理溫度740760。 ASTM A217 C5適用溫度5933. 高溫閥主體材料的棒材或鍛材對應(yīng)ASTM A217 C5的鍛材是ASTM A182 F5 GB 1221 1Cr5Mo對應(yīng)ASTM A217 WC6的鍛材是ASTM A182 F1

30、1 GB 3077 15CrMo對應(yīng)ASTM A217 WC9的鍛材是ASTM A182 F22 GB 3077 12Cr1MoV對應(yīng)ZG20CrMo的棒材或鍛材是GB 3077 20CrMo注意：對應(yīng)的GB牌號只是相當(dāng)?shù)坏扔凇?主體材料的代用要經(jīng)用戶同意。四、低溫閥門用鋼一般低溫系指小于-29至-196范圍內(nèi)。小于-196269為超低溫范圍。石化企業(yè)規(guī)定低于-20就算低溫。一般碳素鋼、低合金鋼、鐵素體鋼在低溫下韌性急劇下降，脆性上升，這種現(xiàn)象叫材料的冷脆現(xiàn)象。為了保證材料的使用性能，不僅要求材料在常溫時有足夠的強度、韌性、加工性能以及良好的焊接性能，而且要求材料在低溫下也具有抗脆化的能力。

31、另外材料在低溫時會發(fā)生收縮，各個零件收縮率不同是至使某些密封部位發(fā)生泄漏的原因。因此，要研究各部位的材料、結(jié)構(gòu)、防止低溫時產(chǎn)生間隙。幾種常用氣體的液化溫度（一個大氣壓下的沸點）液化氣體沸點液化氣體沸點氨-33.4液化天然氣-160丙 烷-45甲 烷-163丙 烯-47.7氧-183硫化碳酰-50氬-186硫化氫-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氫-252.8氪-151氦-269在引進裝置進入我國以前的六十至七十年代間制作低溫閥門的材料也就是銅合金，不銹鋼，也沒有低溫閥門用鋼標(biāo)準(zhǔn)。1976年行業(yè)上第一次召開了低溫

32、閥門的交流會，了解了30萬噸/年、11.5萬噸/年乙烯工程低溫閥門要求、材料等情況。國家“七五”重大裝備攻關(guān)項目中就列有低溫閥門。直到1994年才制訂了機械工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7248-94閥門用低溫鑄鋼件技術(shù)條件1995年制訂了JB/T 7749-1995低溫閥門技術(shù)條件。到目前為止真正能按要求作出低溫閥門的廠家也不多。1. 低溫閥門主體材料用鋼（鑄鋼和鍛材）a. 首先介紹國外標(biāo)準(zhǔn)：低溫鑄鋼的材料標(biāo)準(zhǔn)是ASTM A352/A352M低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其類型、鋼號、性能如下：ASTM A352類型 C鋼 C鋼 C-Mn鋼 C-Mo 21/2Ni鋼 Ni-Cr 31/2

33、Ni 41/2NiWCA WCB WCC 鋼WC1 Mo鋼 鋼 鋼鋼號 LCA LCB LCC LC1 LC2 LC2-1 LC3 LC4C 0.25A 0.30 0.25A 0.25 0.25 0.22 0.15 0.15Si 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.50 0.60 0.60Mn 0.70A 1.00 1.20AP 0.04 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40S 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045 0.045Ni 2.00-3.00 2.50-3.50 3.00-4.00 400-

34、5.00Cr 1.35-1.85 Mo 0.45-0.65 0.30-0.60 A、在規(guī)定的最大含碳量以下，碳每降低0.01%，允許錳含量比規(guī)定的上限增加0.04%，但LCA最大錳含量為1.10%，LCC最大錳含量為1.40%。A352抗拉強度Bb 屈服強度0.2 延伸率合 金 ksi（MPa） ksi，（MPa） 2in（50 斷面 收縮 mm）時% 率%類 型 鋼號 熱處理A （最小值） （最小值） （最小值）（最小值）C LCA NT/QT 60-85 （415-585）30（205） 24 35C LCB NT/QT 65-90 （450-620）35（240） 24 35C-Mn L

35、CC NT/QT 70-95 （485-655）40（275） 22 35C-Mo LC1 NT/QT 65-90 （450-620）35（240） 24 352.5Ni LC2 NT/QT 70-95 （485-655）40（275） 24 35NiCrMo LC2-1 NT/QT 105-130 （725-895）30（550） 18 303.5Ni LC3 NT/QT 70-95 （485-655）40（275） 24 354.5Ni LC4 NT/QT 70-95 （485-655）40（275） 24 35A、QT = 淬火 + 回火 B、強度要求除給出范圍者外均為最小值NT = 正

36、火 + 回火NT/QT表示NT和QT均可A352合金類型 鋼號 熱處理B 最大有效 試驗溫度 沖擊能量 單試樣截面尺寸 （兩試樣為最 的最小in（mm） °F 小值三試樣 沖擊為最小平均值） 能量C LCA NT/QT -25（-32） 13（18） 10（14）C LCB NT/QT -50（-46） 13（18） 10（14）C-Mn LCC NT/QT -50（-46） 15（20） 12（16）C-Mo LC1 NT/QT -75（-59） 13（18） 10（14）2.5Ni LC2 NT/QT -100（-73） 15（20） 12（16）NiCrMo LC2-1 NT/

37、QT -100（-73） 30（41） 25（34）3.5Ni LC3 NT/QT -150（-101） 15（20） 12（16）4.5Ni LC4 NT/QT -175（-115） 15（20） 12（16）A、在一些鋼中，淬透性和殘余元素（主要是磷和硫）可能限制了能達(dá)到表中沖擊能的最大截面尺寸。B、QT = 淬火 + 回火 NT = 正火 + 回火 NT/QT表示QT和NT均可C、要求將由供需雙方協(xié)議確定各種材料的最低使用溫度就是表中的試驗溫度。低于-101-196常用奧氏體鋼，如CF8、CF8M，目前筆者沒有找到CF8、CF8M在-196下的沖擊試驗的指標(biāo)，但我國JB/T 7749-9

38、4低溫閥門技術(shù)條件中作出了規(guī)定。內(nèi)容為：奧氏體不銹鋼鑄件的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)按GB 12230規(guī)定，且沖擊試驗結(jié)果為：試驗溫度 三個試樣中一個試樣最小值 三個試樣最小平均值-196 1020 N·m（J） 2027 N·m（J）低溫鍛鋼的材料標(biāo)準(zhǔn)是ASTM A350/A350M要求沖擊韌性試驗的管件用碳鋼及低合金鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其中最常見的三個鋼種是LF1、LF2、LF3其低溫沖擊韌性試驗要求如下：鋼 種試驗溫度°F（）三個試樣所需最小平均沖擊能量ft-1bf（J）每組一個試樣允許最小沖擊能量值LF1-20（-28.9）13（18）10（14）LF2-50（-4

39、5.6）15（20）12（15）LF3-150（-101）15（20）12（15）低于-101196所使用的棒材或鍛材一般采用ASTM A276 304、316（棒材）或ASTM A182 F304、F316。b. 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的閥用低溫鋼國內(nèi)低溫閥門鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 7248閥門用低溫鑄鋼件技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)中只列了四種鋼號：LCB、LC1、LC2和LC3，其要求完全和ASTM A352相同。棒材和鍛材我國還沒有低溫閥門用的碳鋼及低合金鋼鍛件和棒材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。2. 對于低溫閥門用鋼需要說明或注意的問題a. LCA、LCB、LCC和WCA、WCB、WCC的化學(xué)成分相同，但使用的溫度范圍不同WCB：-

40、29425 WCC：-29425LCB：-46345 LCC：-46370要注意的是化學(xué)成分相同并不是一種鋼，LCB是要求低溫沖擊的鋼它和WCB的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分相同但要達(dá)到規(guī)定的低溫性能必須在化學(xué)成分上控制和通過熱處理來達(dá)到，如果用WCB鋼當(dāng)LCB鋼用則會造成事故。如果在-46作低溫沖擊試驗WCB鋼只能達(dá)到4焦耳，而LCB能達(dá)到14焦耳（單個試樣最?。. 3.5Ni鋼（LC3、LF3）的焊接：3.5Ni鋼在最初研制時是作為-101以上的溫度范圍使用的。日本從經(jīng)濟觀點出發(fā)，多用于-104沸點的液化乙烯裝置上。為此，焊接材料的選用和施焊方法顯得更為重要。c. 根據(jù)ASME/ANSI B31.5規(guī)

41、定，下列材料可不作深冷處理。（1）鋁、304或CF8、304L或CF3、316或CF8M和321奧氏體鋼、銅、柴銅、銅鎳合金和鎳銅合金；（2）用于溫度高于-45的A193 B7級螺栓材料；（3）用于溫度高于-101的A320 LT、L10級、溫度高于-143的A320、L9級的螺栓材料；（ASTM A320-93中已無L9、L10級）d. 低溫沖擊試驗用鐵素體鋼如LCA、LCB、LCC、LC1、LC2、LC3制造的低溫閥門主要零件特別是鑄件，在低溫下有明顯的低溫脆性，在低溫下使用時必須達(dá)到一定的韌性指標(biāo)才能使用。因此，這些材料要進行最低使用溫度下的沖擊試驗。其方法是把試塊放在冷卻介質(zhì)中浸15分

42、鐘，然后在5秒鐘內(nèi)迅速試驗完畢。沖擊試樣為夏氏V形缺口沖擊試樣（10mm×10mm）。上述各種材料的沖擊能量指標(biāo)即為夏氏V形缺口沖擊試樣（10mm×10mm）指標(biāo)。e. 深冷處理定義：將零件浸入低溫液氮箱中保溫一定時間，以減少其由于溫差和金相組織改變而產(chǎn)生的變形，從而提高閥門在低溫時的密封性能的一種處理方法。奧氏體不銹鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度時，部分奧氏體變成馬氏體而引起體積變化導(dǎo)致零件變形是閥門密封面泄漏的一個重要原因。此外，由于溫度降低時零件產(chǎn)生冷縮和溫差應(yīng)力引起閥門零件不規(guī)則的變形也是引起低溫泄漏的一個原因。為此，零件在精加工前（如密封面研磨前）對主要零件如閥體、閥蓋、閘板

43、（閥瓣）、閥桿緊固件等進行低于工作溫度下的深冷處理。一般規(guī)定，在101以下使用的閥門主要零件在精加工前要進深冷處理。但如果用戶要求時，高于-101工作的低溫閥門零件也要進行深冷處理。深冷處理方法：將要處理的零件浸放在液氮箱內(nèi)進行冷卻，當(dāng)零件溫度達(dá)到-196時，開始保溫12小時，然后取出箱外自然處理到常溫，重復(fù)循環(huán)兩次。第二節(jié) 內(nèi)件材料內(nèi)件是指密封面、閥焊、襯套（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)件材料的選用原則是根據(jù)主體材料的情況，介質(zhì)特性，結(jié)構(gòu)特點，零件所起的作用以及受力情況綜合考慮的。有些通用閥門標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定了內(nèi)件材料，有的對某種零件規(guī)定了幾種材料讓設(shè)計者根據(jù)具

44、體情況選用。國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比較細(xì)，不僅規(guī)定材料還規(guī)定硬度，如API 600栓接和壓力密封式閥蓋的法蘭和對焊連接的鋼閘閥規(guī)定Cr13的內(nèi)件密封面最低硬度HB250兩密封面間最小硬度差HB 50，閥桿硬度HB 200275，上密封座硬度HB250。有些產(chǎn)品沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定就要根據(jù)具體情況來進行選則。一、密封面材料（閥門關(guān)閉件密封面）關(guān)閉件的密封面是閥門的主要工作面之一，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. 閥門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。壓力可以從真空到超高壓，溫度可以從-269到816，有些工作溫度可達(dá)1200。工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到

45、各種酸堿、等強腐蝕性介質(zhì)。從密封面的受力情況來看它受擠壓、剪切。從磨擦學(xué)的角度來看有磨拉磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。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。a. 磨粒磨損這是粗糙的硬表面在軟表面上滑動時出現(xiàn)的磨損。硬材料壓入較軟的材料表面，在接觸表面就會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。b. 腐蝕磨損金屬表面腐蝕時產(chǎn)生一層氧化物，這層氧化物通常覆蓋在受到腐蝕作用的部位上，這樣就能減慢對金屬的進一步腐蝕。但是，如果發(fā)生滑動的話，就會清除掉表面的氧化物，使裸露出來的金屬表面受到進一步的腐蝕。c. 表面疲勞磨損反復(fù)循環(huán)加載和卸載會使

46、表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，最終導(dǎo)致表面的破壞。d. 沖蝕材料損環(huán)是由銳利的粒子沖撞物體而產(chǎn)生的。它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。e. 擦傷擦傷是指密封面相對運動的過程中，材料因摩擦引起的破壞。2. 對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，密封面材料與本體有相近似的線膨脹系數(shù)，有良好的焊接性能，加工性能。上述的這些要求是理想狀態(tài)，不可能有這樣十全十美的材料，因此，選材是要視具體情況解決主要矛盾。3. 密封面材料的種類常用密封面材料分為兩大類，軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。見表

47、2-1 表2-1序 號名 稱代 號適用溫度適 用 介 質(zhì)1天然橡膠NR85鹽類、鹽酸、金屬的涂層溶液、水、濕氯氣2氯丁橡膠CR85動物油、植物油無機潤滑油、及PH值變化很大的腐蝕性泥漿等。3丁基橡膠IIR100抗腐蝕、抗磨損、能耐絕大多數(shù)無機酸和酸液4丁腈橡膠NBR85水、油品、廢液等5乙丙橡膠（三元乙丙橡膠）EPDM（EPM）120鹽水、40%硼水、5%15%硝酸及氯化鈉等6氯磺化聚乙烯合成橡膠CSM100耐酸性好7硅橡膠SI200耐高溫、低溫、電絕緣性好、化學(xué)惰性大8氟橡膠FPM（Viton）200耐介質(zhì)腐蝕優(yōu)于其它橡膠、抗輻射、耐酸9聚四氟乙烯PTFETFE150耐熱、耐寒性優(yōu)，耐一般化

48、學(xué)藥品溶劑和幾乎所有液體10聚全氟乙丙烯FEPF46150高溫下有極好的耐化學(xué)性，耐陽光，耐侯性11可熔性聚四氟乙烯PFAFs-4100180多種濃度硫酸，氫氟酸王水，高溫濃硝酸各種有機酸，強堿等。12對位聚苯300基本同聚四氟乙烯13尼龍（聚酰氨）80耐堿、氨注：（1）表中的適用溫度范圍是這類產(chǎn)品的一般范圍，每種產(chǎn)品都有多種牌號，適用溫度也不盡相同。此外，使用場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，每種都有幾個牌號，性能也不一樣如尼龍就有尼龍1010、尼龍6、尼龍66等等。丁腈橡膠有丁腈18、丁腈26、丁腈40等，選用時要注意不同牌號的性能。（3）氟塑料具有冷流傾

49、向，即應(yīng)力達(dá)到一定值時開始流動，例如聚四氟乙烯如果在結(jié)構(gòu)上沒有考慮保護措施，在一定應(yīng)力下即會流動、失效。（4）表中的推薦適用的介質(zhì)范圍也是攏統(tǒng)的，應(yīng)用時要查這些材料與某種介質(zhì)的相容性數(shù)據(jù)。b. 硬質(zhì)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)合金等。（1）銅合金：JB/T 5300通用閥門材料中規(guī)定的灰鑄鐵閥、可鍛鑄鐵閥，球墨鑄鋼閥的銅合金密封面材料牌號有：鑄鋁黃銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3，鑄錳黃銅ZCuZn38Mn2Pb2，鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2、ZuAl9Fe4Ni4Mn2。當(dāng)然還有其它牌號如H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金）等。銅合金在水

50、或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但強度低，不耐氨和氨水腐蝕，適用介質(zhì)溫度250。但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕、熔點低，強度低適用于溫度70PN1.6MPa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)，溫度425的碳素鋼閥門。但耐擦性能較差，特別是在大比壓的情況下使用很易擦傷。試驗表明比壓在20MPa下耐擦傷較好。對于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件其牌號為1Cr13、2Cr13、3Cr13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2Cr13 HRC4147、3Cr13 4652為宜。國外標(biāo)準(zhǔn)中如API 600 BS 1873中對Cr13型密封面的硬度要求為最小HB 250硬度差HB 50材料牌號為ASTM A182 F6a。對于大口徑閥門其密封面往往采用堆焊下面介紹幾種堆焊焊條。 堆507符合GB EDCr-A1-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼。焊層有空淬特性，一般不需熱處理