當閥門的壓力、溫度、等級和流體特性確定后,就應選擇合適的材質。閥門(men)的不同部位:閥體、壓蓋,閥瓣、閥座等,可能是由幾種不同材質制造的,按照技術經濟的最優效果,確定閥門的殼體及內部零件的材料(鑄鐵、鑄鋼、鍛造閥門、合金鋼、不銹鋼等)。
對于小口徑(DN≤40)一般選用鍛件,大口徑(DN>40)一般選用鑄件。鍛件閥體的端法蘭,應該優先選擇整體鍛制閥體,如果法蘭是焊接在閥體上,則對焊縫應該進行100%射線檢驗。對焊和承插焊碳鋼閥體的含碳量應不大于0.25%,并且碳當量應不大于0.45%。
鑄鐵閥體最高允許200℃;鋼閥體可以到425℃,超過425℃就要考慮使用合金閥;超過550℃ 就應選用耐高溫的Cr-Ni不銹鋼。當流體腐蝕性強,普通奧氏體不銹鋼不能使用時,應考慮采用一些特種材料,如904L不銹鋼、雙相鋼(如S31803等)、蒙乃(nai)爾合(he)金、塑料等制作,也可采用防腐材料襯里等。
①. 鑄(zhu)鐵
灰(hui)鑄鐵(A126-B)一(yi)般使(shi)(shi)用在(zai)低壓閥門(men)上,不推薦在(zai)工(gong)藝管道上使(shi)(shi)用。球墨鑄鐵(A395)的性能(強(qiang)度和韌性)要(yao)比灰(hui)鑄鐵好(hao)。
②. 碳鋼
在閥(fa)門制造中最常見的(de)碳鋼材料有A216-WCB(鑄(zhu)件)和A105(鍛件)。應特別注(zhu)意碳鋼長時(shi)間在400℃以上工作(zuo),會影響(xiang)到閥(fa)門的(de)壽命。對于低溫工況(kuang)的(de)閥(fa)門,常用的(de)有A352-LCB(鑄(zhu)件)和A350-LF2(鍛件)。
③. 奧氏體不(bu)銹鋼
奧氏體不銹鋼材料通常應用(yong)在具有腐(fu)蝕(shi)性工況或超(chao)低(di)溫工況。其中常用(yong)的鑄件(jian)(jian)有A351-CF8、A351-CFBM、A351-CF3和(he)A351-CF3M。常用(yong)的鍛件(jian)(jian)有A182-F304、A182-F316、A182-F304L和(he)A182-F316L。
④. 合金鋼材料
對(dui)于(yu)低溫工(gong)況(kuang)(kuang)的(de)閥(fa)門(men)(men),常用的(de)有(you)(you)A352-LC3(鑄件(jian)),A350-LF3(鍛(duan)件(jian))。對(dui)于(yu)高(gao)溫工(gong)況(kuang)(kuang)的(de)閥(fa)門(men)(men),常用的(de)有(you)(you)A217-WC6(鑄件(jian)),A182-F11(鍛(duan)件(jian))和(he)A217-WC9(鑄件(jian)),A182-F22(鍛(duan)件(jian))。由于(yu)WC9、F22屬于(yu)2-1/4Cr-1Mo系(xi)列,相比屬于(yu)1-1/4Cr-1/2Mo系(xi)列的(de)WC6、F11含有(you)(you)更高(gao)的(de)Cr、Mo,所以具有(you)(you)更好的(de)抗高(gao)溫蠕變性能。
閥(fa)門(men)材(cai)質的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)主要包(bao)括:閥(fa)體和(he)閥(fa)蓋材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)、閥(fa)門(men)密封(feng)(feng)面(mian)(閥(fa)座和(he)關閉(bi)件(jian)相互接觸形成密封(feng)(feng)的(de)部分)材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)、閥(fa)桿(gan)用(yong)(yong)(yong)填料密封(feng)(feng)材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)、閥(fa)桿(gan)用(yong)(yong)(yong)低泄(xie)漏填料材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)、閥(fa)門(men)中法(fa)蘭(lan)用(yong)(yong)(yong)的(de)螺(luo)栓和(he)螺(luo)母緊(jin)固件(jian)材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)。
①. 閥體和閥蓋(gai)
閥(fa)體和閥(fa)蓋是閥門的主要承壓件,不同工況條件下閥體和閥蓋等承壓件材料選用是否合理,將直接影響閥門使用的安全可靠性和使用壽命,是閥門質量的關鍵因素之一。閥體材質的選擇首先取決于流體對閥體材質的腐蝕性大小;其次應考慮流體的設計溫度。國內外閥門常用的承壓件材料按工況條件主要分為五大類:鑄鐵、碳素鋼、低溫鋼、高溫鋼、不銹鋼;按材料的成型工藝主要也分為五大類:鑄件、鍛件、鍛焊件、板焊件、管件。
②. 閥門密封面
閥(fa)門密(mi)封面應耐磨損、耐腐蝕、耐沖蝕、耐擦傷,有足夠的擠壓強度,在高溫下有足夠的抗氧化性和熱疲勞性,密封面與閥體的熱膨脹系數相近,具有良好的加工性能和焊接性能,且應在價格和材料性能之間綜合考慮。閥門的密封面分為金屬密封面、軟密封面和密封劑密封三種。
API 600列入了鋼制閘閥密(mi)封面材料的(de)(de)(de)18種不同組(zu)合(he)及最(zui)低的(de)(de)(de)硬度要(yao)求。選用(yong)時,應(ying)根據材料的(de)(de)(de)性能綜合(he)考慮(lv)。目前國內(nei)(nei)最(zui)常用(yong)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)件(jian)號是1,2,5,8,10。API 600列入的(de)(de)(de)內(nei)(nei)件(jian)號除用(yong)于(yu)API 600閘閥外,還(huan)經常用(yong)于(yu)其他各種金(jin)屬閥門,作為閥門金(jin)屬密(mi)封面材料組(zu)合(he)的(de)(de)(de)代號。
軟密封(feng)面最常(chang)用的(de)材料(liao)是橡膠和聚四氟(fu)乙烯。
③. 閥桿與閥芯材質的(de)選擇
閥(fa)(fa)(fa)桿與閥(fa)(fa)(fa)芯在(zai)閥(fa)(fa)(fa)門開啟和關閉過程(cheng)中,除承受拉(la)力、摩擦(ca)、壓(ya)力和扭矩的(de)(de)作用外(wai),還與流體直(zhi)接接觸。因此,對閥(fa)(fa)(fa)桿和閥(fa)(fa)(fa)芯除要(yao)求具有(you)一定的(de)(de)機(ji)械性能(neng)外(wai),還要(yao)具有(you)良好(hao)的(de)(de)耐腐蝕性能(neng)和耐摩擦(ca)性能(neng)。閥(fa)(fa)(fa)桿與閥(fa)(fa)(fa)芯材質(zhi)的(de)(de)選擇(ze)通常應根據閥(fa)(fa)(fa)門的(de)(de)使(shi)用場合來選擇(ze),首先(xian)其材質(zhi)應具有(you)良好(hao)的(de)(de)耐腐蝕性能(neng),其次應考慮工作溫度,第三應考慮工作壓(ya)力的(de)(de)高低。
④. 墊片與填(tian)料材質(zhi)的選擇
正確選用墊片和(he)(he)填(tian)(tian)(tian)料(liao)材(cai)質(zhi)是(shi)避免跑、冒、滴、漏的(de)有效辦(ban)法。墊片和(he)(he)填(tian)(tian)(tian)料(liao)的(de)材(cai)質(zhi)選擇(ze)同(tong)閥體(ti)材(cai)質(zhi)的(de)選擇(ze)一樣,流體(ti)的(de)工作(zuo)溫(wen)度、工作(zuo)壓力是(shi)選擇(ze)墊片和(he)(he)填(tian)(tian)(tian)料(liao)的(de)重要因素。閥門用閥桿填(tian)(tian)(tian)料(liao)主(zhu)要有盤根(gen)填(tian)(tian)(tian)料(liao)和(he)(he)成(cheng)型填(tian)(tian)(tian)料(liao)。