閥門內(nèi)件材料標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)件主要指閥桿、閘板(閥瓣)與閥座密封副的密封面、上密封座等，在國外常以trim表示內(nèi)件。

內(nèi)件材料的選用原則是根據(jù)主體材料的情況、介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及零件所起的作用、受力情況綜合考慮的。對(duì)于常規(guī)的通用閥門在標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定了內(nèi)件材料或規(guī)定了幾種材料由設(shè)計(jì)者根據(jù)具體情況選用。對(duì)于一些有特殊要求的閥門，如高溫、高壓、介質(zhì)有腐蝕等工況條件，則需按工況條件選擇內(nèi)件材料。

 啟閉件密封面材料

啟閉件即截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)介質(zhì)流通的零件的統(tǒng)稱，如閘板（閥瓣）、球體等。啟閉件和閥座的密封面是閥門的主要工作面之一，材料選擇是否合理以及它的質(zhì)量狀況直接影響閥門的功能和使用壽命。

 啟閉件和閥座密封面的工作條件

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。壓力可以從真空到超高壓，溫度可以從-269℃到816℃，有些工作溫度可達(dá)1200℃，工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到各種酸堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。從密封面的受力情況來看，它受擠壓和剪切。從磨擦學(xué)的角度來看，有磨粒磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此，應(yīng)該根據(jù)不同的工作條件選擇相適應(yīng)的密封面材料。

（1）磨粒磨損

磨粒磨損是指粗糙的硬表面在軟表面上滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的磨損。硬材料壓入較軟的材料表面，在接觸表面就會(huì)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(shí)產(chǎn)生一層氧化物，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(duì)金屬的進(jìn)一步腐蝕。但是，如果發(fā)生滑動(dòng)的話，就會(huì)清除掉表面的氧化物，使裸露出來的金屬表面受到進(jìn)一步的腐蝕。

（3）表面疲勞磨損

反復(fù)循環(huán)加載和卸載會(huì)使表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，zui終導(dǎo)致表面的破壞。

（4）沖蝕

材料的損環(huán)是由銳利的粒子沖撞物體而產(chǎn)生的，它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。

（5）擦傷

擦傷是指密封面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，材料因摩擦引起的破壞。

 對(duì)密封面材料的要求

理想的密封面要耐腐蝕、抗沖蝕、耐擦傷、有足夠的擠壓強(qiáng)度、在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性、密封面與本體有相近的線膨脹系數(shù)、有良好的焊接性能與加工性能。

上述這些對(duì)密封面材料的要求只是個(gè)理想狀態(tài)，不可能有這樣十全十美的材料。因此，選材要

視具體情況解決主要矛盾。

 密封面材料的種類

常用的密封面材料分為兩大類：軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。

軟質(zhì)材料

通用閥門密封面常用的軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等，見表1-2-1。

表1-2-1                            通用閥門密封面常用的軟質(zhì)材料

注：（1）表中的適用溫度是推薦性的安全使用溫度,根據(jù)密封面結(jié)構(gòu)和受力的不同適用溫度也不盡相同。

（2）表中的適用溫度范圍是這類產(chǎn)品的一般范圍，每種產(chǎn)品都有多種牌號(hào)，適用溫度也不盡相同。此外，使用場(chǎng)合不同推薦的使用溫度范圍也不同。

（3）表中的名稱是這類材料的統(tǒng)稱，每種都有幾個(gè)牌號(hào)，性能也不一樣，如尼龍就有尼龍1010、尼龍6、尼龍66等等。丁腈橡膠有丁腈18、丁腈26、丁腈40等，選用時(shí)要注意不同牌號(hào)的性能。

（4）氟塑料具有冷流傾向，即應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)開始流動(dòng)，在選用時(shí)要充分考慮其受力狀態(tài)或結(jié)構(gòu)上考慮保護(hù)措施。

（5）表中的推薦適用的介質(zhì)范圍也是攏統(tǒng)的，應(yīng)用時(shí)要查這些材料與某種介質(zhì)的相容性數(shù)據(jù)。

硬質(zhì)材料

硬質(zhì)材料的密封面主要是各種金屬如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金等。

銅合金

JB/T 5300《通用閥門 材料》中規(guī)定灰鑄鐵閥、可鍛鑄鐵閥、球墨鑄鐵閥的銅合金密封面材料牌號(hào)有：鑄鋁黃銅ZCuZn2l6Fe3Mn3、鑄錳黃銅ZCuZn38Mn2Pb2、鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，當(dāng)然還有其它牌號(hào)如H62、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，但強(qiáng)度低，不耐氨和氨水腐蝕，適用介質(zhì)溫度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕、熔點(diǎn)低，強(qiáng)度低，適用于溫度≤70℃，PN16（原標(biāo)準(zhǔn)為PN1.6MPa）氨閥。

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(zhì)，溫度-29～425℃的碳素鋼閥門。但鉻不銹鋼耐擦傷性能較差，特別是在大比壓的情況下使用很易擦傷。試驗(yàn)表明比壓在20MPa下耐擦傷較好。對(duì)于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件其牌號(hào)為1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整體閥瓣，密封面經(jīng)表面淬火（或整體淬火），其硬度值對(duì)2Cr13 HRC41～47、3Cr13 HRC 46～52為宜。國外標(biāo)準(zhǔn)中，如API 600 、BS 1873中對(duì)Cr13型密封面的硬度要求為zui小HB 250，硬度差至少HB 50，材料牌號(hào)為ASTM A 182 F6a。對(duì)于大口徑閥門其密封面往往采用堆焊，下面介紹幾種常用堆焊焊條。

① D507  符合GB EDCr-A1-15堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼。焊層有空淬特性，一般不需熱處理，硬度均勻，亦可在750～800℃退火軟化。當(dāng)加熱至900～1000℃空冷或油淬后可重新硬化。焊前須將工件預(yù)熱至300℃以上，焊后空冷HRC≥40。焊后如進(jìn)行不同熱處理可獲得相應(yīng)硬度。

② D507Mo  符合GB EDCrA2-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼，有空淬特性，焊前不預(yù)熱，焊后不處理，焊后空冷HRC≥37。

③ D577鉻錳型閥門，堆焊焊條符合GB EDCrMn-C-15，焊前不預(yù)熱，焊后不處理，抗裂性好，

HRC≥28，與D507Mo配合使用。

說明：（1）D507Mo和D577兩種焊條是為了代替Cr13型焊條，堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的。D507Mo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。

（2）堆焊層的高度加工后應(yīng)在5mm以上，以保證硬度和成分穩(wěn)定。

（3）堆焊要按焊接工藝規(guī)定操作，焊接電流不可過大以防止焊條成分發(fā)生變化影響焊接質(zhì)量。

硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金中zui常用的是鈷基硬質(zhì)合金也稱鈷鉻鎢硬質(zhì)合金。鈷基硬質(zhì)合金的特點(diǎn)是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷，特別是紅硬性好，即在高溫下也能保持足夠的硬度，此外加工工藝性適中，其許用比壓80～100MPa，國外資料介紹155MPa。適用溫度范圍-196℃～650℃，特殊場(chǎng)合可達(dá)816℃。但是，它在硫酸、高溫鹽酸中不耐腐蝕，在一些氯化物中也不耐腐蝕。

常用牌號(hào)：SLITE N0.6  符合AWS ECoCr-A 、GB EDCoCr-A-03，也相當(dāng)D802，焊后硬度≥HRC40，焊前根據(jù)工件大小進(jìn)行250～400℃預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度250℃，焊后600～750℃保溫1～2小時(shí)后隨爐緩冷或?qū)⒐ぜ糜诟稍锖皖A(yù)熱的沙缸或草灰中緩冷。

其它牌號(hào)還有SLITE N0.12  符合AWS ECoCr-B 、GB EDCr-B-03，也相當(dāng)D812，焊后其硬度≥HRC41。

以上兩種是鈷基硬質(zhì)合金電焊條。鈷基硬質(zhì)合金還有焊絲，可以進(jìn)行氧—乙炔堆焊或鎢極氬弧焊， 牌號(hào)：SLITE N0.6焊絲符合AWS：RCoCr-A也相當(dāng)HS 111 ，常溫硬度HRC 40～46；SLITE N0.12符合AWS：RCoCr-B也相當(dāng)HS 112 ，常溫硬度HRC 45～50。

為確保硬質(zhì)合金（鈷基）的焊接質(zhì)量，焊前都要對(duì)工件預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度，焊后保溫處理，具體操作要根據(jù)焊接工藝或焊條說明書施焊。

等離子噴焊密封面

等離子噴焊用的是合金粉末，類型有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末和鈷基合金粉末。噴焊具有省材料、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備投資較大。

表面處理后作密封面

有些閥類的啟閉件不能堆焊，如球閥的球體等，這時(shí)可通過表面處理來提高表面硬度和耐蝕性能。如對(duì)Cr不銹鋼球體可通過熱處理來提高表面硬度，對(duì)奧氏體鋼球體由于其表面很軟就要用表面處理的方法來提高表面硬度和耐蝕性。

常用的表面處理辦法有：鍍硬鉻、化學(xué)鍍鎳、鍍鎳磷合金、氮化、多元復(fù)合氮化、噴涂等。

不銹鋼密封面

不銹鋼密封面大多為在本體材料上直接加工出密封面，即304或CF8的閥體在其上直接作出密封面，除了304、CF8外還有316、CF8M、304L、CF3、316L、CF3M、FA20、CN7M等。

閥門密封圈常用材料及使用條件

     閥門密封圈材料有金屬和非金屬兩大類。常用材料及其使用條件如下：
    1、合成橡膠
    合成橡膠的耐油、耐溫、耐腐蝕等綜合性能優(yōu)于天然橡膠。一般合成橡膠的使用溫度 t ≤ 150℃，天然橡膠 t ≤ 60℃，橡膠用于公稱壓力 PN ≤ 1MPa 的截止閥、閘閥、隔膜閥、蝶閥、止回閥、夾管閥等閥門的密封。
    2、尼龍
    尼龍具有摩擦系數(shù)小、耐腐蝕性好等特點(diǎn)。尼龍多用于溫度 t ≤ 90℃、公稱壓力 PN ≤ 32MPa 的球閥、截止閥等。
    3、聚四氟乙烯
    聚四氟乙烯多用于溫度 t ≤ 232℃、公稱壓力 PN ≤ 6.4MPa 的截止閥、閘閥、球閥等。
    4、鑄鐵
    鑄鐵用于溫度 t ≤ 100℃、公稱壓力 PN ≤ 1.6MPa、煤氣和油類用的閘閥、截止閥、旋塞閥等。
    5、巴氏合金
    巴氏合金用于溫度 t -70~150℃、公稱壓力 PN ≤ 2.5MPa 的氨用截止閥。
    6、銅合金
    銅合金常用材料有 6-6-3 錫青銅和 58-2-2 錳黃銅等。銅合金耐磨性好，適用于溫度 t ≤ 200℃、公稱壓力 PN ≤ 1.6MPa 的水和蒸汽中，常用于閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥等。
    7、鉻不銹鋼
    鉻不銹鋼常用牌號(hào)有 2Cr13、3Cr13 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，耐腐蝕性能好。常用于溫度 t ≤ 450℃、公稱壓力 PN ≤ 32MPa 的水、蒸汽和石油等介質(zhì)的閥門上。
    8、鉻鎳鈦不銹鋼
    鉻鎳鈦不銹鋼常用牌號(hào)為1Cr18Ni9ti，其耐腐性、耐沖蝕性和耐熱性能較好。適用于溫度 t ≤ 600℃、公稱壓力 PN ≤ 6.4MPa 的蒸汽、硝酸等介質(zhì)中，用于截止閥、球閥等。
    9、滲氮鋼
    滲氮鋼常用牌號(hào)是 38CrMoAlA，經(jīng)滲碳處理，具有良好的耐腐蝕性和抗擦傷性。常用于溫度 t ≤ 540℃、公稱壓力 PN ≤ 10MPa 的電站閘閥。
    10、滲硼
    滲硼由閥體或閥瓣本體材料直接加工出密封面，再進(jìn)行滲硼表面處理，密封面耐磨性能很好。用于電站排污閥。