鋼制閥門內件材料選擇 內件材料 鋼制閥門內件材料選擇 選型鋼制閥門內件材料 閥門內件材質
之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹內件是指閥座密封面、啟閉件密封面、閥桿、上密封座以及內部小零件，不同的閥類內件的
名稱，要求也不盡相同。
內件材料的選擇原則是根據殼體材料的情況，介質特性、結構特點、零件所起的作用以及受力情況綜合考慮的，一些通用閥門標準已規定了內件材料，有的對某種零件規定了幾種材料，讓設者根據具體情況選用，國外標準規定得比較詳細，不僅規定材料還規定了硬度，如IS010434：1998和ANSI/API600-2009《石油天然氣工業螺栓連接閥蓋鋼制閘閥》規定了13Cr的內件密封面zui低硬度為200HB，配對密封面之間至少要有不小于50HB的硬度羞，閥桿的硬度為200 - 275HB，上密封座zui低硬度為250HB，有些產品沒有標準規定，就要根據具體情況進行選擇。閥門的閥體選擇一般有不銹鋼材料（CF8、CF3、CF3M、CF8M）鑄鋼材料（碳鋼材料）、鑄鐵材料（灰鑄鐵，求墨鑄鐵）、鉻鉬鋼、鉻鉬釩鋼、塑料，UPVC塑料，純鈦，純鎳。一般有腐蝕性，溫度高壓，清潔性，不想生銹的情況下選擇不銹鋼材料，簡稱不銹鋼閥門（不銹鋼球閥，不銹鋼閘閥，不銹鋼截止閥，不銹鋼針型閥，不銹鋼儀表閥，不銹鋼止回閥，不銹鋼放料閥，不銹鋼蝶閥，不銹鋼安全閥，不銹鋼柱塞閥，不銹鋼減壓閥）等。如果一般走水，蒸汽，導熱油等情況下一般選擇鑄鋼（碳鋼閥體的）閥門便可，前提是不可有腐蝕性，一般溫度可達到425度。鑄鐵材料類一般用在排水系統，如高層建筑，社區消防，排污管道等等。高溫高壓的可選擇鉻鉬釩鋼或鉻鉬鋼，一般為電廠閥門。而走水或者腐蝕性介質，壓力不高，溫度不高的情況下可選擇UPVC等塑料材料。 鋼制閥門內件材料選擇閥門內部零件（閥芯）的選擇： 閥門內部一般不銹鋼閥門的內件都是選擇與閥體一樣的材料，密封可根據工況選擇本體或者更好的如STL硬質合金。而鑄鋼（碳鋼）的內件一般為2CR13不銹鋼鐵或不銹鋼304，密封可選擇H不銹鋼密封或STL硬質合金。如襯氟類的，閥體鑄鋼內襯氟塑料，球體應該選擇304不銹鋼以及更好的如316等。而鑄鐵的閥芯一般閥桿為不銹鋼鐵或20#鋼，密封面zui常用的為銅合金密封以及本體鑄鐵材料。塑料的一般球體為304或陶瓷。 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥由于介質流動方向的改變，中國石油管道閥門，日本TLV公司生產的J10型號浮動球閥。為了正確選擇及安裝閥門，應具體根據工況的介質、溫度、壓力等要求做出相應的選擇。故閥門的關閉速度和順溜介質正確匹配。必須避免閥門關閉件運動的以下幾條可以做為判斷依據。在閥門zui后被焊接，焊接前的預熱。閥門的密封區，從閥門安裝于使用開始就要嚴格按照規定使用。在任何一總制造商，閥門在環境中進行高溫，低溫實驗，開關檢驗。按照API6D，GB等標準的規定，必須嚴格按照，才能更安全，更有效。國內大部分的閘板保護都普遍采用AS2638標準，閥桿密封采用三道O形圈結構，可以有效減低閥門的啟閉轉力矩。 
6.2.1密封面材料（閥座和啟閉件密封面）
閥座密封面和啟閉件密封面是閥門的重要工作面之一，選材是否合理以及它的質量狀況直接影響閥門的功能和壽命。
1．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，工作壓力町以從真空到超高壓，工作溫度可以從- 269 - 816qC，有些場合工作溫度可達1200C，介質從非腐蝕性到各種酸、堿等強腐蝕性，從密封面的受力情況來看，受擠壓、剪切，從摩擦學的角度來看有磨粒磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等。因此，應該根據不同的工作條件選擇相適應的密封面材料。
(l)磨粒磨損這是粗糙的硬表面在軟表面上滑動時出現的磨損，硬材料壓人較軟的材料表面，在軟表面上滑動時出現的磨損，蒞接觸表面就會劃出·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。
(2)腐蝕磨損金屬表面腐蝕時產生·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迸一步腐蝕。
(3)表面疲勞磨損反復循環加載和卸載會使表面或表面下層產生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，zui終導致表面的破壞。
(4)沖蝕材料損壞是由銳利的粒子沖撞物體表面產生的，它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。
(5)擦傷擦傷是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，密封面材料與本體材料有相近的線脹系數，有良好的焊接性能和冷熱加工性能。
上述這些要求是理想狀態的，不可能有這樣十全十美的材料，因此，選擇材料要根據具體情況，解決主要矛盾。
3．密封面材料的種類
常用的密封面材料分為兩大類：軟質材料和硬質材料即非金屬材料和金屬材料。
(1)軟質材料（非金屬材料）軟質材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。具體名稱、伐號、適用溫度和適用介質見表6-54。表6-54軟質密封面材料 甩場合不同，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稱，每種都有幾個牌號，性能也不一樣，如尼龍就有尼龍1010、龍6、尼龍66增強聚四氟乙烯有l5%玻璃纖維，5%M。s2，有20%玻璃纖維，有60% PEEK2u.o石墨，有l5% PEEK5qo石墨等，選用時要注意不問牌號的性能。3-氟塑料具有冷流傾向，即應力達到一定值時開始流動，例如聚四氟乙烯，如果在結構上沒有慮保護措施，在一定應力F，即會產生冷流失效。
4表中的適用介質只是推薦的，也是籠統的，應用時要查這些材料與某種介質相溶性數據。
(2)硬質材料（金屬材料）硬質材料的密封面主要是各種金屬，如銅合金、不銹鋼、硬質合金、碳化鎢等。
1)銅合金：JB/T 5300-2008《工業用閥門材料選用導則》中規定灰鑄鐵制閥門、町鍛鑄鐵ll閥門、球墨鑄鐵制閥門的銅合金密封面材料牌號有：鑄鋁黃銅ZCu2n2l6Fe3 Mn3，鑄錳黃銅ZCu2n38Mn2Pb2，鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2，ZCuAl9Fe4Ni4Mn2、銅合金制閥門的啟raJ件材料有：黃銅H62. HPb59-1，鋁青銅QAL9-2. QAL94等。此外，還有巴氏合金（ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金）等。
銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但硬度低、強度低，不耐氨和氯水腐蝕，適用介質溫度≤2500C，但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕，熔點低、強度低，適用于溫度≤70℃、PN≤2.5MPa的氨閥。
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，工作溫度$4250C的碳索鋼閥門，但耐擦傷性能較差，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以下耐擦傷性能較好，對于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件，其牌號為12Cr13、20Cr13、30Cr13制作的整體閥瓣，密封面經表面淬火（或整體淬火）其硬度值對20Cr13為41 -47HRC，30Cr13為46 - 52HRC為宜，國外標準中如API600 - 2001中對13Cr密封面的硬度要求為zui小250HB，硬度差50HB，材料牌號為ASTMA182/A182MF6a。對公稱尺寸較大的閥門其密封面往往采用堆焊，下面介紹幾種堆焊焊條。
①堆507符合GB/T 984-2001( EDCr-AI-15)，堆焊金屬為12Cr13半鐵索體高鉻鋼，堆焊層有空淬特性，一般不需要熱處理，硬度均勻，亦町在750 - 800℃退火軟化，當加熱至900 -1000'C空冷或油淬后可鶯新硬化，焊前需將工件預熱至300℃以上。焊后空冷，硬度達≥40HRC，焊后如進行不同熱處理可獲得相應硬度。
②堆507鉬符合GB/T 984-2001【EDCr-A：-15），堆焊金屬為12Crl3半鐵索體高鉻鋼，有空淬特性、焊前不預熱，焊后不處理，焊后空冷，硬度達≥37HRC。
③堆577鉻錳型閥門堆焊條，符合C;B/T 984-2001（EDCrMn-C-15），焊前不預熱，焊后不處理，抗裂性好，硬度達≥28HRC，與堆507鉬配合使用。
（D關于堆焊焊條的說明
⑧D507鉬和堆577兩種焊條是為替代Cr13型焊條堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的，D507鉬堆焊金屬硬度較高，用于閘板；D577堆焊金屬硬度較低，用于堆焊閥體或閥座密封面，兩者組成的密封面可獲得良好的抗擦傷性能。
（D堆焊層的高度加工后應在5 mm以上，以保證硬度和化學元素質量分數穩定。
⑥堆焊要按焊接工藝規定操作，焊接電流不可過大，以防止焊條化學元素質量分數發生變化，影響焊接質量。
3)硬質合金：硬質合金中zui常用的是鉆基硬質合金，也稱鈷鉻鎢硬質合金，它的特點是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷，特別是紅硬性好，即在高溫下也能夠保持足夠的硬度，此外，加工工藝性適中，其許用比壓在80 - IOOMPa，適用溫度范圍- 196 - 650C，特殊場合達8160C，但是，它在硫酸，高溫鹽酸中幣耐腐蝕，在一些氯化物中也不耐腐蝕。
常用牌號：SLITENo．6，符合AWS（美國焊接協會）ECoCr-A，中國國家標準CB/T ED-CoCr-A-03即D802（堆802），焊前根據工件大小進行250 - 4000C預熱，焊時控制層間溫度250℃，焊后600 - 750℃保溫1-2h后隨爐緩冷或將工件置于干燥和預熱的沙缸或草灰中緩冷。
其他牌號還有SLITE2，符合AWS ECoCr-B，中國國家標準EDCr-B-03，即堆812，焊后硬度達≥4IHRC。
以E兩種是鈷基硬質合金電焊條。鈷基硬質合金還有焊絲，可以進行氧一乙炔堆焊或鎢極氬弧焊，牌號為SLITENo．6焊絲，符合美國焊接協會標準AWS RCoCr-A，也相當于HSlII，常溫硬度為40 - 46HRC。SI．ITE2符合AWS RCoCr-B，也相當于HS112，常溫硬度為44 -50HRC．
硬質合金（鈷基）焊接都要對工件預熱，焊時控制層間溫度，焊后熱處理，要根據經評定的焊接工藝施焊。
4)等離子噴焊合金粉末：等離子噴焊用合金粉末，類型有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末、鈷基合金粉末。噴焊有許多優點：省材料、質量妤、易機械加工，但需要噴焊設備，焊前也作焊接工藝評定。
5)表面處理后作密封面：有些閥類的關閉件不能堆焊，如球閥的球體，如果是Cr不銹鋼的255球體可以通過熱處理來提高表面硬度。如果是奧氏體不銹鋼制作的球體，由于其表面很軟，就要采用表面處理的方法來提高表面硬度。在提高硬度的同時還要考慮處理后表面的耐磨蝕性。
常用的表面處理方法有：鍍硬鉻、化學鍍鎳、鍍鎳磷合金、氮化、多元復合氮化等。
6)奧氏體不銹鋼：奧氏體不銹鋼密封面大多以本體材料作密封面。即在ASTM A351/A35IM標準中的CF3、CF8、CF3M. CF8M、CF8C、CN7M和ASTM A182/A182M標準中的F304、F316、F304L. F316L等材料的閥體上贏接加工出密封面，這種材料的密封面硬度較低，但抗擦傷性較好，同時耐腐蝕也能耐高溫。
7)其他密封面材料：見表6-55。表6-55其他密封面材料
(3)密封面材料的配對JB/T 308-2004《閥門型號編制方法》中第五單元為密封面材料代號：其代號H-Cr13鋼、y一硬質合金、W-閥體本身材料，并規定當兩密封面材料不同時，用低硬度的材料表示。
代號為H的配對：13Cr/13Cr、13 Cr/STL、13 Cr/18—8：
代號為Y的配對：STL/STL;
代號為W的配對：W/W、W/STL。
隨著閥門行業的發展，密封面的配對遠不止以上這些，以上是常用的內件組合。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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