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| 各種材質(zhì)在閥門中的應(yīng)用 發(fā)布時(shí)間：22-07-06 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
各種材質(zhì)在閥門中的應(yīng)用 它是管道附件中非常重要的裝置，材料的選擇是保證閥門安全使用的關(guān)鍵因素之一。由于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的特點(diǎn)不同，流體的溫度、壓力、物理化學(xué)性質(zhì)都有各自的特點(diǎn)。所用材料必須在規(guī)定的介質(zhì)溫度和壓力下具有機(jī)械性能和良好的冷熱加工工藝性，這使得閥門材料的選擇非常復(fù)雜。本文簡要介紹了材料在馬森耐蘭調(diào)節(jié)閥中的應(yīng)用。由于Masoneilan是一家美國公司，本文中的材料介紹基于ASTM美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。 ASTM A216-本標(biāo)準(zhǔn)適用于能與其它鑄鋼件或鍛鋼件在高溫下焊接的閥門、法蘭、管件或其它承壓部件的碳鋼鑄件。 世界上常用的是WCA、WCB和ASTM A216的WCC。它們品牌的基本含義是:W是可焊的，C是鑄造的，A、B、C是碳鑄鋼的強(qiáng)度等級(jí)，其中A是低強(qiáng)度，B是中強(qiáng)度，C是高強(qiáng)度。碳鋼適用于非腐蝕性和氧化性應(yīng)用。在某些特定的條件下，如一定的溫度范圍和一定的濃度，也 可用于發(fā)煙硫酸等腐蝕性介質(zhì)中。適用溫度-29℃~427℃碳鋼在427℃以上有石墨化傾向。
ASTM A216 WCC具有如下優(yōu)點(diǎn)超過ASTM A216 WCB: 低碳含量(0.25%比0.30%)，因?yàn)檩^低的碳含量具有更好的抗發(fā)生脆性破壞和焊接性能。 高錳含量(1.2%比1%)，因?yàn)檩^高的錳含量提高了強(qiáng)化作用，具有更高的屈服強(qiáng)度。 WCC的溫壓曲線較WCB更高一些。 基于如上三點(diǎn)，所以Masoneilan調(diào)節(jié)閥采用ASTM A216 WCC牌號(hào)的可焊接的碳素鑄鋼作為標(biāo)準(zhǔn)的碳鋼材質(zhì)。 另兩種碳素鋼ASTM牌號(hào)如下： 1、ASTM A105 ---管道部件用碳素鋼鍛件。A代表的是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。因?yàn)檫@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里只規(guī)定了一種碳鋼鍛件，A105也就算一種鍛件碳鋼牌號(hào)。 ASTM A106--- 高溫用無縫碳素鋼管。 A106包括A106-A，A106-B。前者相當(dāng)于國內(nèi)的10#材質(zhì)，后者相當(dāng)于國內(nèi)的20#材質(zhì)。 2、 ASTM A352--低溫承壓用鐵素體和馬氏體鑄鋼件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 ASTM A 352中共有十個(gè)低溫鑄鋼牌號(hào)（見如下表格），其中常用的三個(gè)牌號(hào)分別是用于-46℃的LCB、LCC，用于的-101℃的LC3。對(duì)于低于-101℃以下至-196℃的工況條件下一般采用奧氏體鋼鑄件，如CF8、CF8M。 低溫鑄鋼件材料牌號(hào)和適用溫度
LCB和LCC的適用溫度： -46℃~343℃ LCB的和WCB的化學(xué)成分相同 LCC和WCC的化學(xué)成分相同. 緊急切斷閥相比較，LCC同樣優(yōu)于LCB. Masoneilan調(diào)節(jié)閥采用LCC牌號(hào)做為標(biāo)準(zhǔn)的低溫碳鋼材質(zhì)。 LC3的適用溫度：-101℃~343℃。但因該材質(zhì)是非標(biāo)準(zhǔn)的，而不銹鋼（例如CF8M）可以用于-198℃，并且無需沖擊測試，所以在-101°C低溫下運(yùn)用CF8M不銹鋼會(huì)更加經(jīng)濟(jì)，因此在調(diào)節(jié)閥行業(yè)中很少用到LC3這種材質(zhì)。 ASTM A350管道部件用要求切口韌性試驗(yàn)的碳素鋼與低合金鋼鍛件。常用的兩個(gè)牌號(hào)分別是用于-46℃的LF2和用于-101℃的LF3。但對(duì)于-101℃以下至-196℃工況條件下一般采用奧氏體鋼鍛件，如F304、F316。 鉻-鉬鋼 鉻鉬鋼是指加入Cr和Mo等合金元素以顯著提高高溫強(qiáng)度極限和蠕變極限的鋼種，同時(shí)具有良好的抗氫腐蝕和耐高溫的性能，可以用于593C的高溫，因此被廣泛地運(yùn)用于電廠、煉油、化工等高溫和含氫工況中。 ASTM A217 高溫用承壓部件馬氏體不銹鋼和合金鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 ASTM A182 高溫用鍛制或軋制合金鋼和不銹鋼管法蘭、鍛制配件、閥門與零部件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 國際上常用的鑄造鉻-鉬鋼為ASTM A217 中的WC6、WC9、C12A，相對(duì)應(yīng)的鍛件為ASTMA182 中的F11、F22、F91. ASTM A217 WC6 --- ASTM A182 F11 (1.25Cr-0.5Mo)，適用于工作溫度在-29～595℃之間的非腐蝕性介質(zhì)的高溫高壓。 ASTM A217 WC9 --- ASTM A182 F22 (2.25Cr- 1Mo) ，WC6和WC9都是鑄鋼件，兩個(gè)的機(jī)械性能基本相同，常溫下具有相同的拉伸強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和延展率。和WC6相比，WC9含有更多的鉻和鉬，因此其在高溫工況下的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)更好一些，另外WC9抗沖刷的能力也會(huì)更好一些。 ASTM A217 C12A --- ASTM A182 F91 (9Cr-1Mo), C12A具有良好的抗高溫氧化性能和高溫蠕變強(qiáng)度以及良好的塑性和加工性能。適用于工作溫度在-29～650℃之間的腐蝕性介質(zhì)的高溫高壓閥門。C12A多用于超臨界電站閥門的鑄鋼材料。 不銹鋼： 調(diào)節(jié)閥中常用的不銹鋼材料為馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼。 馬氏體不銹鋼 馬氏體不銹鋼是其中鉻含量不低于12%(一般在12%~18%)，碳含量較高，使用態(tài)組織為馬氏體的不銹鋼。通過熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能，通俗地說，是一類可硬化的不銹鋼。馬氏體不銹鋼的耐蝕性主要取決于鉻含量，而鋼中的碳由于與鉻形成穩(wěn)定的碳化鉻，又間接的影響了鋼的耐蝕性。在調(diào)節(jié)閥中馬氏體不銹鋼多用來作為閥內(nèi)件材質(zhì)，運(yùn)用于腐蝕性不高的工況下。常用于調(diào)節(jié)閥的馬氏體不銹鋼有： 410、416、和440C，。 410型不銹鋼（ASTMA276等級(jí) S41000）—馬氏體（高強(qiáng)度鉻鋼），耐磨性好，但抗腐蝕性較差。相對(duì)應(yīng)的鑄件是ASTM A217 CA15。 ASTM A743 CA6NM是CA15的改進(jìn)版，通常用在既需要高強(qiáng)度又需要高硬度，同時(shí)具有中等腐蝕環(huán)境的場合，在Masoneilan閥中用于碳鋼閥體的標(biāo)配閥內(nèi)件材質(zhì)。 416型不銹鋼(ASTMA582 S41600)—416是一個(gè)免加工的 410版本。添加了硫改善了材料的加工性能。416用于需要高強(qiáng)度和一些耐腐蝕性能的工況。由416制成的零件不能焊接或硬面堆焊。拉伸性能是低于410，尤其是在橫向方向上的延性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于410的。 440C型不銹鋼（ASTM A276 S44004）—高強(qiáng)度刃具鋼，含碳稍高，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強(qiáng)度，硬度可以達(dá)到58HRC，屬于比較硬的不銹鋼之列。常見的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。在調(diào)節(jié)閥中多用于加工成導(dǎo)向套環(huán)或消氣蝕的閥籠。 馬氏體沉淀硬化不銹鋼，是碳含量低于0.1%，加入銅、鉬、鈦、鋁等元素使之沉淀析出碳化物和金屬間化合物而進(jìn)一步強(qiáng)化的馬氏體不銹鋼。 17-4PH型不銹鋼（ASTMA564 630）—常用的沉淀硬化不銹鋼，17%Cr，4%Ni, 它是由銅、鈮/鈳構(gòu)成的沉淀硬化馬氏體不銹鋼。這個(gè)等級(jí)具有高強(qiáng)度、硬度和抗腐蝕等特性。經(jīng)過熱處后,產(chǎn)品的機(jī)械性能更加完善，它對(duì)大氣及稀釋酸或鹽都具有良好的抗腐蝕能力,它的抗腐蝕能力與304一樣。正因?yàn)橛捎谄淠湍バ院湍透g性都好，多用來加工成調(diào)節(jié)閥的閥桿、閥芯、閥籠等。由于在升高的溫度下，馬氏體沉淀硬化材料會(huì)發(fā)生脆化。脆化的程度取決于溫度和時(shí)間，因此在溫度高于316°C避免使用該材質(zhì)。 奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括******的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。由于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，廣泛運(yùn)用于制作耐腐蝕調(diào)節(jié)閥、高溫調(diào)節(jié)閥和低溫調(diào)節(jié)閥。 如下是調(diào)節(jié)閥中常用的奧氏體不銹鋼。 304型不銹鋼(ASTMA351 CF8)：通用型號(hào)；即18/8不銹鋼。標(biāo)準(zhǔn)成分是 18 % 鉻加8 %鎳。 304L型不銹鋼(ASTMA351 CF3)：與 304相同特性，但低碳故更耐蝕、易熱處理，但機(jī)械性較差,適用焊接及不易熱處理之產(chǎn)品。對(duì)于硝酸工況，較304，316,316L，317等不銹鋼，304L的抗腐蝕性是特別好的。 316型不銹鋼(ASTM A351 CF8M)：繼 304之后，第二個(gè)得到廣泛應(yīng)用的鋼種，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)，由于較304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。316 SST 在除了氮酸之外的幾乎所有場合比 304SST 具有更好的耐腐蝕性能。 316L型不銹鋼(ASTMA351 CF3M)：含碳量低，低碳故更耐蝕、易熱處理， 316H型不銹鋼(ASTM A351 CF10M):含碳量高，抗脫碳性更高，故適于高溫條件使用。耐溫范圍：538℃-816℃.,缺點(diǎn)焊接性能差，抗晶間腐蝕差。 317型不銹鋼(ASTM A351 CG8M)：是鉻和鉬含量各增加1%的316, 從而比316具有更大的抗點(diǎn)蝕的能力。它對(duì)于蒸煮液、干二氧化氯和很多其它紙漿與造紙環(huán)境有優(yōu)良的抵抗性能。因此多用于造紙行業(yè)。 Nitronic 50型不銹鋼（ASTMA479 S20910）：是氮強(qiáng)化奧氏體不銹鋼，屬于合金金屬。又稱為S20910 / XM-19。其抗腐蝕性能優(yōu)于316、316L、317和317L，且室溫下屈服強(qiáng)度幾乎是它們的兩倍。該鋼種在高溫及零下的溫度中都具有非常好的機(jī)械性能。該鋼種在抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂及耐晶間腐蝕方面都有非常杰出的表現(xiàn)。這種高度防銹蝕及高強(qiáng)度的NITRONICS50不銹鋼常用來加工酸性或高壓工況下調(diào)節(jié)閥的閥桿。 660型不銹鋼(ASTMA638 660)：是一種時(shí)效硬化奧氏體。它是具有良好耐腐蝕性的鐵基高溫合金，由于其在高溫下優(yōu)良的強(qiáng)度，在調(diào)節(jié)閥中主要加工閥桿可用在高達(dá)704℃的高溫的工況下。 高溫穩(wěn)定性鋼。釩、鈦、鈮是強(qiáng)碳化物形成元素，能形成細(xì)小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。鈦、鈮與碳結(jié)合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產(chǎn)生晶間腐蝕。多用于石化煉油行業(yè)的高溫含硫工況。 321型不銹鋼(ASTMA479 321)：高溫穩(wěn)定性鋼，添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)。 347型不銹鋼（ASTM A351 CF8C)：高溫穩(wěn)定性鋼，添加穩(wěn)定化元素鈮，提高耐晶間腐蝕性能，在酸、堿、鹽腐蝕介質(zhì)中的耐腐蝕性同321不銹鋼。焊接性能良好。對(duì)于歐美的閥門廠家，更傾向于采用347不銹鋼。 雙相不銹鋼 所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 雙相鋼一般可以分成如下四類： 低合金型━代表牌號(hào)是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）PREN值24～25，是不含鉬的低級(jí)雙相不銹鋼。 中合金型代表牌號(hào)是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN 值32～ 33，主要的雙相不銹鋼鋼種，占  |
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