高温高压差下阀门材料的选择
常用阀门材质表
注：1）锻造阀门阀体材质组织致密，不容易有缺陷，结构尺寸不受模具限制，承压性能可靠，多用于高压、氧气工况、小口径或其他小批量的阀门制造上，一般在高温、高压或低温或特殊介质下选择锻件；铸件一制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等。
制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：二、可锻铸铁：适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为-30～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10。
三、球墨铸铁：适用于PN≤4.0MPa，温度为－30～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。
常用牌号有：QT400-15、QT450-10、QT500-7。
四、碳素钢（WCA、WCB、WCC）：适用于公称压力PN≤32.0MPa，适用于工作温度在-29~+425℃之间的中、高压阀门，其中16Mn、30Mn 工作温度为-29～595℃，常用来代替ASTM A105.常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。
五、低温碳钢（LCB）：适用于公称压力PN≤6.4Mpa,温度≥-196℃乙烯，丙烯，液态天然气，液氮等介质，常用牌号有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9.六、合金钢（WC6、WC9），适用于工作温度在-29～595℃之间的非腐蚀性介质的高温高压阀门；WC5、WC9适用于工作温度在-29～650℃之间的腐蚀性介质的高温高压阀门。
七、奥氏体不锈钢，适用于工作温度在-196～+600℃之间的腐蚀性介质的阀门。
第二节密封面材料密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。
通常分两大类：（一）软质材料1、橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）2、塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）（二）硬密封材料1、铜合金（用于低压阀门）2、铬不锈钢（用于普通高中压阀门）3、司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）4、镍基合金（用于腐蚀性介质）第三节阀杆材料阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。
控制阀的材料选择
阀体、阀盖、阀芯、阀座、
阀杆
耐尿素，阀芯、阀座、阀杆
C≤0. 03;Mo：28，Fe：5 其余：Ni
耐尿素、盐酸、氢氟酸、硫 酸、
磷酸、草酸的阀构件
C≤0. 08;Mo：16，Cr15.5, 耐温氯、氢氟酸、草酸、磷
W：4,Fe：5.5，其余：Ni
酸、氯化锌的阀构件
耐无气氢氟酸、氯化钙、碳
酸、铬酸、≤7%硫酸的阀 件
阀芯、阀座
Ni：6.5~7.75
C≤0. 08;Cr：14~16； 弹性阀座、金属膜片、弹簧
Ni：6.5~7.75
铸造性能好，耐蚀性与 SCS13 阀芯、阀座、阀杆、弹簧
相近。C≤0. 08;Cr：15.5~17.5；
Ni：3~5；Cu：3~5；Nb：0.15~0.45
耐尿素，阀芯、阀座、阀杆
阀芯、阀座、阀杆
深冷处理（冷至 Mf 点附近），以使 A（或 A’）
M’转变，使组织和尺寸稳定。当然也增加
钢的硬度、降低韧性，其程度取决于 Ms 点，Ms 点低，A’多，硬度增加大。
常用的材料有面心立方晶格的奥氏体不锈钢，如-101℃～-196℃采用 0Cr18Ni9（304 或 CF8）、
0Cr18Ni12Mo2T（i 316 或 CF8M），-104℃以上用 3.5Ni 钢(ASTM A352 LC3) ，此外还有 2.5Ni 钢（A352
（3）硝酸（HNO3） 奥氏体不锈钢对硝酸具有较好的耐蚀性，主要有 1Cr18Ni9Ti（SUS302）、0Cr17Ni14MO2Ti
（ SUS316 ）、 0Cr18Ni12MO2Ti 、 Ti 、 duriment20 合 金 ， 0Cr21Ni36MO3Mn2Cu3Nb （ CW7M ）、 1ncone1625(0Cr21Ni60MO9Nb)，还有 14%的高硅铸铁、钼、锆、陶瓷、玻璃、TEFLON 等。6Y2 （NiCr40AL），在各种浓度的硝酸液体都相当稳定。在饱和的 H2S 溶液中也相当稳定，但不耐盐酸腐 蚀。
阀体的常用材料及各种材料热处理分析
阀体的常用材料及各种材料热处理分析阀体的材料种类繁多，适用于各种不同的工况。
阀体的常用材料有如下九种：1.灰铸铁，适用于工作温度在-15~+200℃之间，公称压力PN≤1.6MPa的低压阀门。
2.黑心可锻铸铁，适用于工作温度在-15~+250℃之间，公称压力PN≤2.5MPa的中低压阀门。
3.球墨铸铁，适用于工作温度在-30~+350℃之间，公称压力PN≤4.0MPa的中低压阀门。
4.碳素钢(WCA、WCB、WCC)，适用于工作温度在-29~+425℃之间的中、高压阀门，其中16Mn、30Mn工作温度为-40~+450℃之间，常用来代替ASTMA105。
5.低温碳钢(LCB)，适用于工作温度在-46~+345℃之间的低温阀门阀门。
6.合金钢(WC6、WC9)，适用于工作温度在-29~+595℃之间的非腐蚀性介质的高温高压阀门;WC5、WC12适用于工作温度在-29~+650℃之间的腐蚀性介质的高温高压阀门。
7.奥氏体不锈钢，适用于工作温度在-196~+600℃之间的腐蚀性介质的阀门。
8.蒙乃尔合金，主要适用于含氢氟介质的阀门。
9.铸铜合金，主要适用于工作温度在-273~+200℃之间的氧气管路用阀门。
以上列举的是阀体常用材料中的大类，具体每类材料中，又有很多不同牌号，各种不同牌号又适用于各种不同的压力等级。
因此，在选择阀门的阀体材料时，应根据不同的用途和不同的压力等级，确定适合于工况需要的阀体材料。
此外，阀体材料还有钛合金(钛阀)、铝合金(铝阀);塑料(塑料阀);陶瓷(陶瓷阀)等等。
阀体毛坯热处理工艺按不同的材料分别如下：1.灰口铸铁的热处理。
为了达到不同的目的，灰口铸铁在铸造后可以进行不同的热处理。
阀门生产中对灰口铸铁阀体等零件在铸造后常选用的热处理工艺有：消除铸造应力的热时效和消除自由渗碳体的高温退火。
热时效是必须的一道工序。
高温退火只有在铸造时由于化学成分和铸造冷却速度控制不当，造成铸造后组织中存在初生渗碳体时才用它来代替热时效。
阀门常用材料使用温度范围及核级材料
00Cr17Ni14Mo2
GB13296－91
TP316L
ASTM A213/A213M－91a
45
M3304
Z6CN18－10
Z5CN18－10
0Cr18Ni9
GB/T14975－94
GB/T14976－94
TP304 MT304
ASTM A312/A312M－91b
ASTM A511－90
A217～WC9
－29～595
3Cr—Mo
A182—F21
－29～595
—
—
5Cr—1/2Mo
A182—F5a
－29～650
～540
—
—
A182—F5
－29～650
～540
—
－29～650
9Cr—1Mo
A182—F9
－29～650
～540
A217～C12
—
18Cr—8Ni
A182—F304
－254～800
3－1/2Ni
A350—LF3
－29～370
A352—LC3
－29～345
碳钢
—
—
A352—LCB
－46～345
碳钢
A350—LF1
－29～345
—
—
C－1/2Mo
A182—F1
－29～455
A217—WC1
－29～455
—
—
A352—LC1
－59～345
1/2Cr—1/2Mo
A182—F2
－29～540
钢板
M3203
Z10C13
1Cr13
GB4237－92
阀门材料的材质阀门材料的压力等级
阀门材料的材质,阀门材料的压力等级阀门通常由阀体、阀盖、阀瓣（闸板）、阀座、阀杆、热片、填料及驱动件（手轮、齿轮箱或气动、电动装置等）组成。
我们称阀体、阀盖的材料为壳体材料（也称主体材料），闸板（阀瓣）、球体、阀座、阀杆、密封座常常称谓内件，此外还有紧固件等。
按主体材料分类，人们常常把阀门分为：1. 非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。
2. 金属材料阀门：如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、合金钢阀门等。
3. 金属阀体衬旦阀门：如衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。
我们将重点介绍金属材料阀门中的碳钢阀门和合金钢阀门。
一、阀门主体材料1阀门材料温度压力等级水密封试验压力按1.1倍的工作压力，气密封试验压力按0.6Mpa二、阀门内件材料1.阀门内件（Trim）：阀瓣密封面、阀座密封面、阀杆（销轴）、上密封座及与介质接触的小零件。
常用内件1.填料阀门用填料一般常用石墨和PTFE填料石墨填料可分为编织填料和成型填料成型石墨圈-250~650°C 夹不锈钢丝编织柔性石墨-250~650°C 四氟乙烯浸石墨-200~280°C 低泄漏石墨组合填料-250~650°C PTFE -200~200°C 2.中腔垫片PTFE板石墨板强力石墨垫含石墨不锈钢缠绕垫含PTFE不锈钢缠绕垫RTJ金属垫压力密封金属密封环3.O形圈NBR -30~121°CEPDM -45~120°CVITON A -30~204°CVITON B -30~204°CVITON AED（anti explosion decompression）-30~204°C 高压,小分子如：CO2 HNBR（HSN）-30~180°C4.软密封阀座PTFE -200~200°CPCTFE -250~150°CNYLON 1010 ~120°CNYLON PA12 -50~120°CDEVLON V -100~150°CPEEK -100~260°C对位聚苯(聚苯撑)(Polyphenylene) ~400°C（扬中市扬子塑料厂）1.灰铸铁（ASTM A216-B）125LB 2~12”法兰允许工作压力200psi（1.4Mpa）最高不超过1.6Mpa；14~48”法兰允许工作压力150psi（1.0Mpa）;PTFE阀座允许工作压力125psi（0.86Mpa）2.球墨铸铁150LB 法兰最高许用压力250psi六、NACE阀门材料常用主体材料：碳钢、不锈钢常用内件材料：CR13、304、316材料硬度≤22HRC对于CR13热处理淬火+二次回火≤22HRC17-4PH固溶淬火，二次时效≤33HRC焊接所有母材、热影响区、焊缝硬度≤22HRC焊条含镍<0.1%A105硬度≤187HB七、低温-46°C用材料主体材料：LCB、LCC、LF2内件材料：304、316 （F6a不常用，低于-29°C应做冲击试验）八、低温-196°C用材料主体材料：CF8、CF8M、304、316内件材料：304、316密封面：双面钴基防止擦伤九、高温阀用材料主体材料：WC6、WC9、C5、C12内件材料：1Cr13（在454°C以上的许用应力不如F304、F316）、ASTM A638 660（0Cr15Ni25Ti2MoAlVB）、20Cr1Mo1V1A常用密封面材料：双面钴基防止擦伤。
调节阀材料的选择
公称压力 PN/ MPa
0125 016 116 215
表 3 铸铁制阀门的工作压力
介质温度/ ℃
120
200
250
最大工作压力/ MPa
0125
0125
0120
016
0155
015
116
115
114
215
213
211
300
0120 015 113 210
公称压力 PN/ MPa
0125 016 116 215
③硝酸 硝酸的浓度和温度不同 , 不锈钢的耐
蚀性也不同 。一般耐硝酸的材料有 1Cr18Ni9 Ti 、 0Cr18Ni12Mo2 Ti 、durimet20 以及镍基合金 、高硅 铸铁 、钽 、锆 、陶瓷 、玻璃和特氟隆等 。
④磷酸 磷酸的腐蚀性一般没有硫酸强 , 但当 含有氟化物 、氯化物等杂质时情况就不同 。耐蚀材 料有 0Cr18Ni12Mo2 Ti 和 Cerpenter20 (卡盼特 20) 耐蚀及耐热镍基合金 。
①盐酸 盐酸是强酸 , 最容易与金属反应 , 因 此 , 盐酸对金属的腐蚀最为严重 。100 ℃时 , 浓度 100 %的盐酸中 , 只有钽和锆等贵重金属才能耐腐 蚀 。在 70 ℃以下时 , 可用耐蚀 、耐热镍基合金或 陶瓷 、玻璃和特氟隆等 。
②硫酸 硫酸对金属的腐蚀也很严重 , 稀硫酸 比浓 硫 酸 的 腐 蚀 性 更 大 。耐 硫 酸 腐 蚀 的 材 料 有 1Cr18Ni9 Ti 、 0Cr18Ni12Mo2 Ti 、 Cerpenter2 , durimet20 , 20 号合金及高硅铸铁等 。
①耐高温性能 WJ F 涂层曾应用在航空发动 机的内壁上 , 在 720 ℃以上仍具有良好的热强性 。
阀金属的定义
阀金属的定义
阀金属是指用于制造阀门的金属材料。
阀门是一种用于控制流体流动
的装置，通常由阀体、阀盖、阀芯、阀座等部件组成。
阀金属的选择
对阀门的性能和使用寿命有着重要的影响。
阀金属的主要特点是耐腐蚀、耐磨损、耐高温、耐低温、耐压力等。
常用的阀金属材料包括铸钢、不锈钢、铜合金、铝合金、钛合金等。
不同的材料具有不同的特性，因此在选择阀金属时需要根据具体的使
用环境和要求进行选择。
铸钢是一种常用的阀金属材料，具有良好的耐腐蚀性和耐磨损性，适
用于高温高压的工作环境。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能，适用于化工、医药等领域。
铜合金具有良好的导热性和导电性，适用
于制造低温阀门。
铝合金具有轻质、高强度的特点，适用于制造气动
阀门。
钛合金具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能，适用于海洋工程、
航空航天等领域。
除了材料的选择外，阀门的制造工艺也对阀门的性能有着重要的影响。
常用的制造工艺包括铸造、锻造、焊接等。
铸造是一种常用的制造工艺，可以制造出各种形状的阀门部件。
锻造可以提高材料的强度和韧性，适用于制造高压阀门。
焊接可以将多个部件焊接在一起，适用于
制造大型阀门。
总之，阀金属的选择对阀门的性能和使用寿命有着重要的影响。
在选择阀金属时需要根据具体的使用环境和要求进行选择，并采用适当的制造工艺进行制造。
高压阀门选型探讨
进口阀门选型至关重要当前,我国超临界及超超临界机组高压给水系统选型阀门存在不规范现象，随着2004年后火电厂主流设计由亚临界机组提高到超临界甚至超超临界参数后，我国设计的火电厂高压给水系统管道材质，温度和压力等级都大大提高了，管道材料由原来亚临界的碳钢管材(WCB, A105, SA106C)提高为高强度的超临界合金钢管材(WB36 –15NiCuMoNb5), 管道材料和壁厚在用户和设计院的规范下，招标时均有统一的设计要求，可是在具体招标选配阀门时，却出现了非常混乱的状况。
以600MW超临界机组为例，目前在进口阀门（主要时给水系统进口闸阀）招标过程中, 投标厂商大概有四种不同种类的阀体材料和压力等级情况：第一种是A105或WCB碳钢阀体阀门(相当20#钢) 2500特殊磅级, 这种阀门是亚临界机组高压给水系统的阀门选型，价格便宜，与WB36合金钢管道材料不相匹配；第二种是WB36锻造合金钢阀门3500磅级，价格较贵，与WB36管材相匹配, 没有异种钢焊接问题，没有壁厚差，现场可直接对焊，施工方便；第三种是等同WB36铸造合金钢阀门2500磅级特殊级，价格略便宜，但压力等级相对太低，阀体为铸造，致密性及阀体强度略差，考虑高温高压大机组苛刻条件下也不太适用；第四种是WC6铸造铬钼钢阀门（相当于12Cr1MoV）2500磅级，价格略便宜，但与WB36管道不匹配，不能直接对焊, 也不适用。
为什么会出现超临界机组高压给水系统选型阀门混乱状况呢？大概有以下四种因素造成的：一，超临界机组高压给水系统阀门技术规范要求不全，是造成混乱的原因之一。
一般标书设计的技术规范只提出系统压力、温度和管道材质，个别的提出设计压力等级，绝大部分都没有提出设计压力值，对阀门厂商不提出任何具体的压力等级和材质要求，只是笼统的提出阀门制造标准，这是不够的。
对超临界机组高压给水系统阀门按通常的习惯和做法应提出材质和压力等级要求，对WB36管道系列所选配的阀门应该明确阀体材料是WB36, 压力等级为3500磅级或以上的阀门才适用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高温高压差下阀门材料的选择
高温, 阀门, 压差, 选择高温, 阀门, 压差, 选择
材料是至关重要的因素，如材料 的性能、蠕变、热膨胀率、抗氧化性、耐磨性、热擦伤性
及热处理温度等。这些是首先要注意的。在427摄氏度高温下，蠕 变和断裂是材料破坏的
主要 因素之一。对于碳素钢，当长期暴露在427摄氏度以上时，钢中的碳化相可能转变为
石墨，而对于奥氏体不锈钢只有当含C量超过0.4%时，才可以用于528摄氏度工况下。
在高温下使用的阀门在设计时，应分别计算阀体材料的抗拉强度、蠕变、
高温时效等参数。而对于阀内件的设计，还应考虑材料在高温时的硬度、配合部件的热膨
胀系数、导向部件的热硬度差、弹性变形、塑性变形等。在设计时，应给予适当的安全和
可靠的系数，熟悉 高温下材料的蠕 变率，以选取合适的应力，使材料总的蠕 变在正常使
用范围内，以防止断裂；或是允许材料产生微变形但不影响导向零件的正常使用。
设计高温工况下使用的控制阀，选择好材料的热硬度并防止金属硬度变化，
可以降低阀内件表面的磨损，提高控制阀在冲蚀及气蚀的恶劣工况下的使用寿命。在高压
差条件下，流体的大部分能量集中在阀内节流部位及其附近释放，而高温下使用的阀门大
部分材料的机械性能变差，材料变软，大大影响了阀内件的使用寿命，因此，选择合适的
材料，对于提高阀门的使用寿命至关重要。另外还要考虑高温时效对材料物理性能的影响，
如韧性和晶间腐蚀的变化。当使用温度达到或超过热处理温度时，阀内件会产生退火，硬
度降低等问题，防止材料硬度发生变化，最高温度极限的选择必须在一个安全的范围内。
而相同的介质，在高温下其分子的活动性相对活跃，某些具有一般腐蚀性的介质可能对阀
体及阀内件金属材料带来严重的腐蚀破坏，介质以高速的离子状态渗入金属的内部，使材
料的特性发生改变。因此对材料的选择，要考虑多因素下所产生的失效性。
在常温但高压差有情况下，也应对材料的性能进行评估，以满足特定工况
的要求。一般情况下，在常温工况，当阀前后压差超过15bar时应将阀芯与阀座之间的密
封面 堆焊司太莱合金或更高要求的合金，对于弱腐蚀性的介质，可选用420QT(淬火+回火)
等。
高压差与高流速会带来严重的冲蚀或气蚀，因此，对于阀内件的材料要求非常高，对于阀
笼应考虑使用不锈钢表面渗氮(HRC70)处理，使之具有较强的耐冲蚀性提高阀门流量的精度
和使用寿命。
一般非金属材料无法承受高温，但柔性石墨可以承受700摄 氏度高温，所
以在高温工况下使用的阀门，一般使用柔性石 墨做为密封材料，柔性石 墨具有良好的高
温密封性，但也会增加密封部位的磨擦系数。
阀内件常用材料的最高使用温度和硬度
材料 上限：摄氏度 使用硬
度
304、
316 316
HRC14
因科镍(Inconel)合
金 649 HRC35--37
Hl*
蒙乃尔(Monel)合
金 482 HRC27--35
HRC30--38
HRC35(649摄氏度)
哈氏合金(Hastelloy)B 371 HRC14
哈氏合金(Hastelloy)C 538 HRC23
钛合
金 316 HRC28
----35(常温)
P#
Stellite6# 649 HRC38
铬化硼
6# 649 HRC44
蒙乃尔(Monel)合金 482 HRC27
HRC30--38
HRC35(649摄氏度)
哈氏合金
(Hastelloy)B 371 HRC14
哈氏合金(Hastelloy)C 538 HRC23
钛合
金 316 HRC28
----35(常温)
Stellite6# 649 HRC38
铬化硼
6# 649 HRC44
钛合
金 316 HRC28
----35(常温) Mz3[6z$
P#
Stellite6# 649 HRC38
铬化硼
6# 649 HRC44
416型不锈
钢 427 HRC37--42
440型不锈钢 427 HRC50