钢制阀门的内件材料

钢制阀门的内件材料[来源：原创][作者：无锡科莱恩流体控制设备有限公司][日期：15-12-02]内件主要是指阀门关闭件的密封面和阀杆、衬套（上密封座），在国外常以trim表示内件。内件材料的选用原则是根据主体材料的情况、介质特性、结构特点以及零件所起的作用、受力情况综合考虑的。对于常规的通用阀门在标准已规定了内件材料或规定了几种材料由设计者根据具体情况选用。对于一些有特殊要求的阀门，如高温、高压、介质有腐蚀等工况条件，则需按工况条件选择内件材料。1、关闭件密封面材料关闭件即闸板（阀瓣）、阀座。关闭件的密封面是阀门的主要工作面之一，材料选择是否合理以及它的质量状况直接影响阀门的功能和使用寿命。1.1关闭件密封面的工作条件由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压，温度可以从-269℃到816℃，有些工作温度可达1200℃，工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看，有磨拉磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。（1）磨粒磨损磨粒磨损是指粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在接触表面就会划出一条微小的沟槽，此沟槽所脱落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推离物体的表面。（2）腐蚀磨损金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。（3）表面疲劳磨损反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片和凹坑，最终导致表面的破坏。（4）冲蚀材料的损环是由锐利的粒子冲撞物体而产生的，它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。（5）擦伤擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏。1.2对密封面材料的要求理想的密封面要耐腐蚀、抗冲蚀、耐擦伤、有足够的挤压强度、在高温下有足够的抗氧化性和抗热疲劳性、密封面与本体有相近的线膨胀系数、有良好的焊接性能与加工性能。上述的这些对密封面材料的要求只是个理想状态，不可能有这样十全十美的材料。因此，选材要视具体情况解决主要矛盾。1.3密封面材料的种类常用的密封面材料分为两大类：软质材料和硬质材料。软质材料为各种橡胶、尼龙、氟塑料等。硬质材料为各种金属和合金。1.3.1软质材料注：（1）表中的适用温度是推荐性的安全使用温度,根据密封面结构和受力的不同适用温度也不尽相同。（2）表中的适用温度范围是这类产品的一般范围，每种产品都有多种牌号，适用温度也不尽相同。此外，使用场合不同推荐的使用温度范围也不同。（3）表中的名称是这类材料的统称，每种都有几个牌号，性能也不一样，如尼龙就有尼龙1010、尼龙6、尼龙66等等。丁腈橡胶有丁腈18、丁腈26、丁腈40等，选用时要注意不同牌号的性能。（4）氟塑料具有冷流倾向，即应力达到一定值时开始流动，例如聚四氟乙烯如果在结构上没有考虑保护措施，在一定应力下即会流动、失效。（5）表中的推荐适用的介质范围也是拢统的，应用时要查这些材料与某种介质的相容性数据。1.3.2硬质材料硬质材料的密封面主要是各种金属如铜合金、不锈钢、硬质合金等。1.3.2.1铜合金JB/T5300《通用阀门材料》中规定的灰铸铁阀、可锻铸铁阀，球墨铸钢阀的铜合金密封面材料牌号有：铸铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3、铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb2、铸铝青铜ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，当然还有其它牌号如H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2铅锑轴承合金）等。铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性都较好，但强度低，不耐氨和氨水腐蚀，适用介质温度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀、熔点低，强度低，适用于温度≤70℃，PN1.6MPa氨阀。1.3.2.2铬不锈钢铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蚀性介质，温度-29~425℃的碳素钢阀门。但铬不锈钢耐擦伤性能较差，特别是在大比压的情况下使用很易擦伤。试验表明比压在20MPa下耐擦伤较好。对于高压小口径阀门常采用棒材或锻件其牌号为1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整体阀瓣，密封面经表面淬火（或整体淬火），其硬度值对2Cr13HRC41～47、3Cr13HRC46～52为宜。国外标准中，如API600、BS1873中对Cr13型密封面的硬度要求为最小HB250硬度差至少HB50，材料牌号为ASTMA182F6a。对于大口径阀门其密封面往往采用堆焊下面介绍几种堆焊焊条。①D507符合GBEDCr-A1-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢。焊层有空淬特性，一般不需热处理，硬度均匀，亦可在750～800℃退火软化。当加热至900～1000℃空冷或油淬后可重新硬化。焊前须将工件预热至300℃以上（也有资料介绍不需预热《阀门堆焊技术》），焊后空冷HRC≥40。焊后如进行不同热处理可获得相应硬度。②D507Mo符合GBEDCrA2-15堆焊金属为1铬13半铁素体高铬钢，有空淬特性，焊前不预热，焊后不处理，焊后空冷HRC≥37。③D577铬锰型阀门，堆焊焊条符合GBEDCrMn-C-15，焊前不预热，焊后不处理，抗裂性好，HRC≥28，与堆507钼配合使用。说明：（1）D507Mo和D577两种焊条是为了代替Cr13型焊条，堆焊有硬度差的阀门密封面而配套研制的。D507Mo堆焊金属硬度较高，用于闸板；D577堆焊金属硬度较低，用于堆焊阀体或阀座密封面。两者组成的密封面可获得良好的抗擦伤性能。（2）堆焊层的高度加工后应在5mm以上，以保证硬度和成份稳定。（3）堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大以防止焊条成份发生变化影响焊接质量。1.3.2.3硬质合金硬质合金中最常用的是钴基硬质合金也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀、耐磨、抗擦伤，特别是红硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度，此外加工工艺性适中，其许用比压80～100MPa，国外资料介绍155MPa。适用温度范围-196℃～650℃，特殊场合可达816℃。但是，它在硫酸、高温盐酸中不耐腐蚀。在一些氯化物中也不耐腐蚀。常用牌号：STELLITEN0.6符合AWSECoCr-A、GBEDCoCr-A-03，也相当D802，焊前根据工件大小进行250～400℃预热，焊时控制层间温度250℃，焊后600～750℃保温1～2小时后随炉缓冷或将工件置于干燥和预热的沙缸或草灰中缓冷。其它牌号还有STELLITEN0.12符合AWSECoCr-B、GBEDCr-B-03，也相当D812，焊后其硬度HRC≥41。以上两种是钴基硬质合金电焊条。钴基硬质合金还有焊丝，可以进行氧—乙炔堆焊或钨极氩弧焊，牌号：STELLITEN0.6焊丝符合AWS：RCoCr-A也相当HS111，常温硬度HRC40～46；STELLITEN0.12符合AWS：RCoCr-B也相当HS112，常温硬度HRC45～50。硬质合金（钴基）焊接都要对工件预热，焊时控制层间温度焊后处理，要根据焊接工艺或焊条说明书施焊。1.3.2.4等离子喷焊密封面等离子喷焊用的是合金粉末，类型有铁基合金粉末、镍基合金粉末和钴基合金粉末。喷粉有许多优点，省材料、质量好，但需要设备投资。1.3.2.5表面处理后作密封面有些阀类的关闭件不能堆焊，如球阀的球体。如果是Cr不锈钢制的球体可通过热处理来提高表面硬度，如果是奥氏体钢制作的球体由于其表面很软就要用表面处理的方法来提高表面硬度，在提高硬度的同时还要考虑处理后表面的耐蚀性。的表面处理办法有：镀硬铬、化学镀镍、镀镍磷合金、氮化、多元复合氮化、喷涂等。1.3.2.6不锈钢密封面不锈钢密封面大多为以本体材料作密封面，即304或CF8的阀体在其上直接作出密封面，除了304、CF8外还有316、CF8M、304L、CF3、316L、CF3M、FA20、CN7M等。1.3.2.7其它密封面材料文章链接：