阀杆材料:
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。
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Pg<1.6Mpa 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。
常用的内件材料组合:
表中13Cr表示Cr13系不锈钢,如1Cr13、2Cr13等。
STL即STELLITE(硬质合金如钴基硬质合金等)。
Monel即蒙耐尔合金,Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科镍尔合金。
用斜杠分开的两种材料,阀座密封面材料可选用两种材料之一,闸板(阀瓣)密封面材料为另一种。
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下表选择:
用于调节阀高温螺栓:
工作温度在350℃以上的螺栓应选择使用耐热钢。调节阀螺栓用钢中的耐热钢主要有:低合金珠光体耐热钢、高铬马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁镍基和镍基合金耐热钢。
马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。
低合金的珠光体耐热钢可以在较高的温度下使用。一般工作温度低于480℃的螺栓可以选择铬钼钢,而工作温度在540℃以下则宜使用铬钼钒钢。
这两类材料在调质状态下短期使用性能较好,在正火回火状态下长期使用具有较好的抗松驰性能。铬钼钒钢经正火回火后室温冲击韧性较低,在540℃时有持久缺口敏感性,持久强度降低。
马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。
奥氏体不锈钢:奥氏体18-8不锈钢螺栓具有良好的抗全面腐蚀性能和高温力学性能,能在600℃的高温下使用。且具有良好的低温性能,在较低的温度下仍能保持相当的强度。但其缺点是材料的屈服强度较低,且不能通过热处理改善其力学性能。而奥氏体沉淀硬化不锈钢是在热处理过程中,通过时效处理产生沉淀硬化,析出弥散分布的碳化物和金属间的化合物,从而提高强度,同时仍保持原不锈钢原来良好的耐腐蚀性和抗氧化性,这种螺栓在650℃以下使用抗松驰性能较稳定,但其合金含量较高,热处理工艺较复杂,材料的价格较昂贵。
铁镍基和镍基合金:工作温度在570℃以上的螺栓可以选择铁镍基或镍基合金。控制阀这类材料一般含钴,具有特别好的高温性能。如美国的waspalog镍基合金,可在760℃以下工作;M252镍基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo铁镍基合金也可使用至650℃;我国生产的高温合金也可用作高温螺栓用钢。
填料:
在阀门上填料是用来充填阀盖填料室空间,以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。
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填料,金属填料使用较少。
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,可按下表选择。
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。
2)橡胶石棉绳:
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。
垫片材料:
垫片是用来充填两个结合面(如阀体和阀盖之间密封面)间所有凹凸不平处,以防止介质从结合面间泄漏。
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。
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。
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。
金属材料耐腐蚀性的10级标准: