 1概述 阀门设计和取材时势必要点思索的问题之一是阀门的工作温度。为了标准阀门主体资料的适宜工作温度,从各种类型的阀门用钢和合号的资料功用方面临我国石油化工、化工、化肥、电力及冶金等行当用的阀门主体资料的适宜工作温度及相干恳求作出了明确的规章,供阀门产品设计、制造及考证时用。另外,从技巧拘管和生产拘管及物资采购等方面思索,对每种类型的钢应录用概括功用的,不宜录用过多的钢号和合号,以防造成纷乱。 2低温工况 2.1超低温阀门资料 超低温阀门〔-254(液氢)~-101℃(乙烯)〕主体资料势必录用面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜合金或铝合金,其热料理后的低温力学功用,特别是低温冲击韧性势必实现标准的恳求。 下列奥氏体不锈钢可用于制造超低温阀门。ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTMA182F316、F316L、F304和F304L,ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D(兰州高压阀门厂设计,工场标准代号GFQ81-93)。超低温阀门的阀体、阀盖、闸板或阀瓣等在精加工前,势必在液氮(-196℃)中举办深冷料理。 2.2低温阀门资料 实用于低温阀门(-100~-30℃)的主体资料有低温奥氏体不锈钢和低温承压件用铁素体和马氏体钢。 低温用奥氏体不锈钢有ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTMA182F316、F316L、F304和F304L,ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D。 低温承压件用铁素体和马氏体钢有ASTMA352LCA(-32℃)、LCB、LCC(-46℃)、LC1(-59℃)、LC2、LC211(-73℃)和LC3(-100℃)。 ASTMA352标准中的资料初级价钱较低,但是其冶炼时化学成分势必有可靠且恳求非常严厉的工场内控标准。其热料理工艺烦冗,必要多次作调质料理,方能实现标准恳求的低温冲击韧性的恳求,生产周期长。低温冲击韧性达不到标准恳求时,不采纳投料作低温钢运用。因而,只有在生产批量大,并且可成炉冶炼时才采纳,而在如常理形下录用奥氏体不锈钢。 3非腐蚀工况 阀门工作介质为水、蒸汽、空气和油品等非腐蚀性物质时,如常采纳碳素钢。阀门用碳素钢系指ASTMA216标准中的WCB、WCC铸钢和ASTMA105锻钢。阀门用碳素钢适宜工作温度为-29~425℃。但是为了安全,思索到介质的工作温度有约摸波动,因而,如常碳素钢的运用温度不应超出400℃。 4腐蚀工况4.1铬-钼系高温钢 阀门录用的Cr-Mo高温铸钢首要是采纳ASTMA217标准中的WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo),其对应的轧材区别为ASTMA182中的F11、F22和F5。 ⑴低铬级铬-钼钢 低铬级铬-钼钢有WC6、WC9、F11和F22,其实用的工作介质为水、蒸汽和氢气,不宜用于含硫油品。WC6和F11适宜工作温度为-29~540℃,WC9和F22适宜工作温度为-29~570℃。 ⑵铬五钼高温钢 铬五钼高温钢有C5(ZG1Cr5Mo)和F5,其实用的工作介质为水、蒸汽、氢气和含硫油品等。 C5(ZG1Cr5Mo)假如用于水蒸汽时,其高工作温度为600℃。用于含硫油品等工作介质时,其高工作温度为550℃。因而,规章C5(ZG1Cr5Mo)的工作温度为≤550℃。 4.2不锈耐酸钢 不锈耐酸钢是指用于石化及化工、化肥行当中抗、硫酸、醋酸及有机酸等耐腐蚀性的铬镍或铬镍钼不锈耐酸钢。不锈耐酸钢铸钢首要是采纳ASTMA743或ASTMA744标准中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等,其对应的轧材区别为ASTMA182标准中的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美国UNSN08020。 ⑴Cr-Ni不锈钢 Cr-Ni类不锈耐酸钢有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和F347,其实用于工作介质为等氧化性酸。其高工作温度≤200℃。 ⑵Cr-Ni-Mo不锈钢 Cr-Ni-Mo类不锈耐酸钢有CF8M、CF3M、F316和F316L,其实用于工作介质为醋酸等恢复性酸。 CF8M,CF3M等能够替代CF8和CF3,但CF8、CF3不能替代CF8M和CF3M。因而,美国等国度不锈耐酸钢阀门首要用CF8M、CF3M,其高工作温度≤200℃。 ⑶CN7M合金 CN7M合金具有较好的全面耐蚀性,它广泛地运用于严厉的腐蚀条件下,包罗硫酸、、和、苛性碱、海水及热的氯化物盐溶液等,特别是可用于各种浓度和温度≤70℃范围的硫酸中。CN7M和UNSN08020合金运用温度为-29~450℃。 ⑷双相不锈钢 双相不锈耐蚀钢(表1)为沉淀硬化不锈钢,它们是在铁素体的基体中含35%~40%的奥氏体,其投降强度约为19Cr-9Ni奥氏体不锈钢的2倍,并具有高硬度及的塑性和冲击韧性。特别契合在既有磨蚀又有冲刷的腐蚀工作条件下运用,因而广泛地运用于在氧化和恢复的强酸工况中,在有氯的环境中有特异的抗应力腐蚀开裂的功用。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53双相不锈钢运用温度为-29~316℃。 4.3 耐蚀镍基合金 耐蚀镍基合金阀门首要是录用ASTMA494标准中的铸造蒙乃尔合金(M35-1)、铸镍合金(CZ-100)、英康乃尔合金(CY-40)、哈氏合金B(N-12MV、N-7M)及哈氏合金C(CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M)。 用于耐蚀蒙乃尔合金阀门的蒙乃尔合金轧材首要为UNSN04400(Monel400)和UNSN05500(MonelK500)。铸镍合金无对应的轧材,英康乃尔合金的轧材为Inconel600和Inconel625等。 ⑴蒙乃尔合金 蒙乃尔合金(Monel)具有较高的强度和韧性,特别是具有的抗恢复酸及强碱介质和海水等腐蚀的功用。因而,如常用于制造输送、盐水、中性介质、碱盐及恢复性酸等介质的装备和阀门,也实用于干燥氯气、气、425℃高温氯气及450℃高温气等介质,但不抗含硫介质和氧化性介质(如及含氧高的介质)的腐蚀。大局是蒙乃尔合金的阀门资料代号为MM,内件是蒙乃尔合金的阀门,壳体为碳素钢时阀门资料代号为C/M、壳体为CF8时阀门资料代号为P/M、壳体为CF8M时阀门资料代号为R/M。蒙乃尔合金M35-1、Monel400和MonelK500合金的适宜工作温度为-29~480℃。 ⑵铸镍合金 铸镍合金(CZ-100)的化学成分为95%Ni和1.00%C,其无对应的轧材。当CZ-100用于高温高浓度或无水碱溶液中时,具有的耐蚀功用。CZ-100常用于在高腐蚀浓度(包罗熔融无水苛性钠)的氯碱生产中以及用于不能有铜和铁等金属污染产品的场合。铸镍合金CZ-100阀门的资料代号为Ni。CZ-100合金适宜工作温度为-29~316℃。 ⑶英康乃尔合金 英康乃尔合金(Inconel)CY-40和Inconel600(ASTM B564N06600)等首要用于抗应力腐蚀,特别实用于高浓度的氯化物介质,当Ni含量≥45%时,对氯化物的应力腐蚀具有&免疫&成果。另外,它还能抗沸浓、发烟、含硫和钒的高温气体及燃烧物的腐蚀。 Inconel合金已广泛用于制造核动力工场的锅炉给水系统的部件,因为它比不锈钢的安全性更高。同时,它还实用于必要高超度、高压密封的高抗蚀功用,以及在高温下具有抗机械亏耗和抗氧化能力的工业生产中。如大化肥厂用Inconel600或Inconel625合金(为哈氏合金CW-6MC的轧材牌号)制造高压(600~1500 LB)高浓度氧气阀门等。CY-40和Inconel600合金阀门的资料代号为In。适宜工作温度为-29~650℃。 ⑷哈氏合金 哈氏合金(Hastelloy)是商业名目,它包罗有一系列的合号,用于耐蚀阀门上的首要是哈氏合金B (HastelloyB)和哈氏合金C(HastelloyC)这两类。 哈氏合金B(HastelloyB)的铸造合号在ASTMA494标准中为N-12MV(N-12M-1)及N-7M(有的资料称之为N-12M-2,也称它为Chlorimet2合金),其轧材牌号为ASTMB335标准中的UNSN10665。哈氏合金B对各种浓度的盐酸均耐蚀,对非氧化性盐及酸亦耐蚀。哈氏合金B的耐蚀阀门,从耐蚀性及抗晶间腐蚀性思索宜录用低碳级的哈氏合金B(N-7M)。哈氏合金的材质代号阀门行当尚无规章,哈氏合金B阀门的材质代号,可直接用其铸造合号来表示。哈氏合金B适宜工作温度为-29℃~425℃。 哈氏合金C(HastelloyC)的铸造合号为CW-12MW(有的资料称之为CW-12M-1)和CW-7M(CW-12M-2,也称它为Chlorimet3合金)及HastelloyC-276合金,其铸造合号为CW-6MC和HastelloyC-4合金,其铸造合号为CW-2M。铸造哈氏合金CW-7M、CW-12MW、CW-6MC和CW-2M其对应的轧材牌号区别是UNSN10001、UNSN10003、UNSN10276和UNSN06455。哈氏合金C对氧化性溶剂、低浓度常温的盐酸和耐腐蚀。 代HastelloyC(0Cr16Ni60Mo16W4)的特征是在强腐蚀的氧化性和恢复性酸介质中,具有的耐蚀功用,但由于高镍耐蚀合金为奥氏体组织,因为Ni降低了C在奥氏体中的固溶度等缘故。因而,Ni-Mo系HastelloyB和Ni-Mo-Cr系的HastelloyC合金均存在较笨重的晶间腐蚀趋势或敏感性,在高温时还会导致应力腐蚀和缝隙腐蚀。为了克服晶间腐蚀,于是推出了第代哈氏合金--HastelloyC-276(C由0.03%降低到0.02%)登第三代哈氏合金C--HastelloyC-4,其特征是低Si(Si≤0.08%)和超微C(C≤0.015%),并降低了Fe和W的含量,加入了安宁化的合金元素Ti等。 哈氏合金C的耐蚀阀门,从耐蚀性及抗晶间腐蚀性思索,宜录用哈氏合金C-276(CW-6MC)及哈氏合金C-4(CW-2M)。哈氏合金C阀门的资料代号多,且功用和工作温度区别大,因而CW-12MW、CW-7M、CW-6MC和CW-2M区别用HC-12、HC-7、HC-276和HC-4表示,或直接用其铸造合号来表示。 哈氏合金CW-7M和UNSN10001合金的适宜工作温度为-29~425℃,哈氏合金CW-12MW和UNSN10003合金的适宜工作温度为-29~700℃,哈氏合金CW-6MC和UNSN10276合金的适宜工作温度为-29~676℃,哈氏合金CW-2M和UNSN06455合金的适宜工作温度为-29~425℃。 4.4钛合金 钛(Ti)具有强度高,质量轻,足够高的抗热性和低温韧性及的加工功用和焊接功用。用于阀门生产中首要是铸造纯钛和锻造纯钛ZTA2。 钛对腐蚀性介质因温度等工况的不同而体现出耐蚀、不耐蚀甚至起火、炸裂等。因而,订货和设计录用时应付运用介质的性质(浓度、温度等)给予明确的规章。 钛材质的阀门在多种氧化性强腐蚀性介质和中性介质中具有的耐蚀功用。 钛在沸点以下且浓度≤80%的中均具有的耐蚀性。而在发烟中当NO2含量超出2%而含水量不足时,钛与发烟反响会建立炸裂,因而,钛如常不必于含量80%以上的高温。 钛在硫酸中不耐蚀,钛在盐酸中具有中等的耐蚀性。如常以为,工业纯钛可用于室温时浓度7.5%、60℃时浓度3%及100℃时浓度0.5%的盐酸中,钛还可用于35℃时浓度30%、60℃时浓度10%及100℃时浓度3%的磷酸中。 钛在HF()中不耐蚀,钛在酸性氟化物溶液中也不耐蚀,钛在硼酸和铬酸中耐蚀,在和中能够运用。 钛可用于60℃10%硫酸和90%的混酸,沸腾的1%盐酸和5%的混酸以及室温王水(注:王水是3体积的浓盐酸和1体积的浓的合成物)中。 钛在室温下各种浓度的氢氧化钡、氢氧化钙、、氢氧化钠和氢氧化钾溶液中全面耐蚀,但不能用于沸腾的氢氧化钠和氢氧化钾中。碱中含氨会加重钛的腐蚀。 钛在自来水、河水和空气中高工作温度为300℃。钛可用于海水中高流速达20m/s,钛在温度≤120℃海水中有很高的耐蚀性,若温度高于120℃,约摸会建立点腐蚀和缝隙腐蚀。 钛除了蚁酸、草酸和较浓的柠檬酸(浓度≥50%)外,钛对所有的有机酸均具有的耐蚀性,但有机酸中含水量过低(816℃以上,称为高温Ⅴ级(简称为PⅤ级)。PⅤ级高温阀门(作割断用阀门,而非调整型蝶阀类的阀门)势必采纳特异的设计手段,如衬隔热衬里或通水或气冷却等,方能保证阀门的正常工作。因而,对PⅤ级高温阀门的工作温度上限不作规章,这是因为抑制阀门的工作温度不是仅靠资料,而是用特异的设计手段来料理的,而设计手段的基本原理是一样的。PⅤ级高温阀门可根据其工作介质和工作压力及采纳的特异设计方法等,录用科学的、能知足该阀门的资料。在PⅤ级高温阀门中,如常烟道插板阀或蝶阀的插板或蝶板常录用ASTMA297标准中的HK-30,HK-40高温合金,它们能在1150℃以下抗氧化和恢复性气体中耐蚀,但不能承受冲击和高压载荷。 6结语 在技巧飞速进展的今天,阀门的主体资料逐渐多样化,高参数化。阀门所对应的工作介质也更加烦冗,工作温度恳求更高。清晰各类阀门用钢及合金的功用及其适宜的工作温度,是设计、制造、采购及运用阀门的有关科技人员和操作者势必把握的知识。特别是资料的运用温度不能超出其适宜工作温度,否则会触发可怖的笨重意外。
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