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新聞詳情
2022/10/6
史上最全介紹閥門材質及標準WCB/LCB/LCC/WC6/WC在閥門中是什么材質？
W,Wrought,鑄造；C-Carbonsteel碳鋼；A，B，C表示鋼種強度值由低到高
WCA,WCB,WCC表示的是碳鋼，ABC表示強度級別，一般常用WCB。WCB對應的管道材質應為A106B，對應鍛件材質為A105。
WC6是合金鋼的鑄件，對應管道材質約為A355P11，鍛件為A182F11；
另外還有WC9，耐高溫合金鋼，對應約為A355P22，鍛件對應A182F22。
WC可焊性鑄件
LCB/LCC（ASTMA352）低溫碳鋼
ITCS為進行沖擊韌性碳鋼;ImpactTestC=CarbonS=Steel（A350）
Splitbody分體式，sideentry側裝（指執行機構）對應的是TOPentry上裝式
閥門常用的碳素鋼鑄件和鍛件材料表
材料狀態
國別
標準號
材料牌號
鑄件
中國
GB/T12229
WCA
WCB
WCC
ZG205-415
ZG250-485
ZG275-485
美國
ASTMA216/A216M
WCA
WCB
WCC
UNSJ02502
UNSJ03002
UNSJ02503
鍛件
中國
GB/T12228
GB/T699
2525Mn3540A105
美國
ASTMA105/A105M
A105
低溫鑄鋼件材料牌號和適用溫度
類型
C
C
C-Mn
C-Mo
2.5Ni
Ni-Cr-Mo
3.5Ni
4.5Ni
9Ni
Cr-Ni-Mo
牌號
LCA
LCB
LCC
LC1
LC2
LC2-1
LC3
LC4
LC9
CA6NM
UNS編號
J02504
J03303
J02505
J12522
J22500
J42215
J31550
J41500
J31300
J91540
適用溫度
℃
-32
-46
-46
-59
-73
-73
-101
-115
-196
-73
閥門常用ASTM材料鍛、鑄件對照表（ASMEB16.5）
ASTM鑄件
ASTM鍛件
對應中國牌號
適用溫度℃
適用介質
碳鋼
A216WCB
A105
20
-29~427
水、蒸汽、空氣，以及石油產品等
低溫碳鋼
A352LCB
A350LF2
16Mn
-46~343
低溫介質
A352LCC
A350LF2
16Mn
-46~343
低溫介質
高溫合金鋼
A217WC1
A182F1
20MnMo
-29~454
高溫高壓介質
A217WC6
A182F11
15CrMo
-29~552
高溫高壓介質
A217WC9
A182F22
10Cr2Mo1
-29~593
高溫高壓介質
A217C5
A182F5
1Cr5Mo
-29~650
腐蝕性高溫介質
A217C12
A182F9
Cr9Mo1
-29~593
高硫氧化性介質
馬氏體不銹鋼
A217CA15
A182F6a
1Cr13
-29~371
450℃以上強度比304低
奧氏體不銹鋼（C≤0.08）
A351CF8
A182F304
0Cr18Ni9
-196~537
腐蝕性介質
A351CF3
A182F304L
-196~425
腐蝕性介質
A351CF8M
A182F316
0Cr18Ni12Mo2Ti
-196~537
腐蝕性介質
A351CF3M
A182F316L
-196~425
腐蝕性介質
超低碳奧氏體不銹鋼（C≤0.03）
A351CF3
A182F304L
00Cr18Ni10
-196~427
腐蝕性介質
A351CF3M
A182F316L
00Cr18Ni14Mo2
-196~454
腐蝕性介質
特殊合金
A351CN7M
B462Gr.NO8020
(ALLOY20)
-29~149
氧化性介質和各種濃度的硫酸
A494M-30C
(蒙乃爾合金)
B564Gr.NO4400
-29~482
氫氟酸，海水
哈氏合金H.BH.C
稀硫酸等的強腐蝕性介質
注：1）鍛造閥門閥體材質組織致密，不容易有缺陷，結構尺寸不受模具限制，承壓性能可靠，多用于高壓、氧氣工況、小口徑或其他小批量的閥門制造上，一般在高溫、高壓或低溫或特殊介質下選擇鍛件；鑄件一般只適用于中低壓，多用于標準化的成型閥門的批量生產上。
2）材料A351CF3M跟A182F316L區別:兩個標準對應的材質都是316不銹鋼。CF3M表示鑄件，常用作閥門材料。相對應的鍛鋼代號是A182F316L。ASTMA216WCB是鑄件，其鍛件是A105；SS304的鑄件是A351-CF8，鍛件是A182-F304。
閥門材質選擇
制造閥門零件材料很多，包括各種不同牌號的黑色金屬和有色金屬及其合金、各種非金屬材料等。制造閥門零件的材料要根據下列因素來選擇：
1、工作介質的壓力、溫度和特性。
2、該零件的受力情況以及在閥門結構中所起作用。
3、有較好的工藝性。
4、在滿足以上條件情況下，要有較低的成本。
第一節閥體、閥蓋和閥板（閥瓣）的材料
一、灰鑄鐵：灰鑄鐵適用于公稱壓力PN≤1.0MPa，溫度為-10℃～200℃的水、蒸汽、空氣、煤氣及油品等介質。灰鑄鐵常用牌號為：HT200、HT250、HT300、HT350。
二、可鍛鑄鐵：適用于公稱壓力PN≤2.5MPa，溫度為-30～300℃的水、蒸汽、空氣及油品介質，常用牌號有：KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10。
三、球墨鑄鐵：適用于PN≤4.0MPa，溫度為－30～350℃的水、蒸汽、空氣及油品等介質。常用牌號有：QT400-15、QT450-10、QT500-7。
四、碳素鋼（WCA、WCB、WCC）：適用于公稱壓力PN≤32.0MPa，適用于工作溫度在-29~+425℃之間的中、高壓閥門，其中16Mn、30Mn工作溫度為-29～595℃，常用來代替ASTMA105.常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn。
五、低溫碳鋼（LCB）：適用于公稱壓力PN≤6.4Mpa,溫度≥-196℃乙烯，丙烯，液態天然氣，液氮等介質，常用牌號有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9.
六、合金鋼（WC6、WC9），適用于工作溫度在-29～595℃之間的非腐蝕性介質的高溫高壓閥門；WC5、WC9適用于工作溫度在-29～650℃之間的腐蝕性介質的高溫高壓閥門。
七、奧氏體不銹鋼，適用于工作溫度在-196～+600℃之間的腐蝕性介質的閥門。
八、蒙乃爾合金：主要適用于氫氟介質的閥門。
九、鑄銅合金：主要適用于工作溫度在-29～595℃之間的氧氣管路用閥門。
表1-1閥門殼體常用材質
殼體材質
標準
適用溫度/℃
適用壓力/MPa
適用介質
灰鑄鐵
-15～200
≤1.6
水、煤氣
黑心可鍛鑄鐵
-15～300
≤2.5
水、海水、煤氣、氨
球墨鑄鐵
-30～350
≤4.0
水、海水、煤氣、空氣、蒸汽
碳素鋼（WCA、WCB、WCC）
ASTMA216
-29～425
≤32.0
無腐蝕性應用，包括水，油和氣
低溫碳鋼（LCB、LCC）
ASTMA352
-46～345
≤32.0
低溫應用
合金鋼（WC6、WC9）
（C5、C12）
ASTMA217
-29～595
-29～650
高壓
非腐蝕性介質
腐蝕性介質
奧氏體不銹鋼
ASTMA351
-196～600
腐蝕性介質
蒙乃爾合金
ASTMA494
400
含氫氟酸介質
哈氏合金
ASTMA494
649
稀硫酸等強腐蝕性介質
鈦合金
各種強腐蝕性介質
鑄造銅合金
-273～200
氧氣、海水
塑料、陶瓷
～60
≤1.6
腐蝕性介質
代碼
材質
標準
適用條件
溫度范圍
WCB
碳鋼
ASTMA216
無腐蝕性應用，包括水，油和氣
-29℃～+425℃
LCB
低溫碳鋼
ASTMA352
低溫應用
-46℃～+345℃
LC3
3.5%鎳鋼
ASTMA352
低溫應用
-101℃～+340℃
WC6
1.25%鉻0.5%鉬鋼
ASTMA217
無腐蝕性應用，包括水，油和氣
-30℃～+593℃
WC9
2.25鉻
C5
5%鉻0.5%鉬
ASTMA217
輕度腐蝕性或侵蝕性應用及無腐蝕性應用
-30℃～+649℃
C12
9%鉻1%鉬
CA15(4)
12%鉻鋼
ASTMA217
腐蝕性應用
+704℃
CA6NM(4)
12%鉻鋼
ASTMA487
腐蝕性應用
-30℃～+482℃
CF8M
316不銹鋼
ASTMA351
腐蝕性或超低溫或高溫無腐蝕性應用
-268℃至+649℃，425℃以上要指定碳含量0.04%及以上
CF8C
347不銹鋼
ASTMA351
主要用于高溫，腐蝕性應用
-268℃至+649℃，540℃以上要指定碳含量0.04%及以上
CF8
304不銹鋼
ASTMA351
腐蝕性或超低溫或高溫無腐蝕性應用
-268℃至+649℃，425℃以上要指定碳含量0.04%及以上
CF3
304L不銹鋼
ASTMA351
腐蝕性或無腐蝕性應用
+425℃
CF3M
316L不銹鋼
ASTMA351
腐蝕性或無腐蝕性應用
+454℃
CN7M
合金鋼
ASTMA351
具有很好的抗熱硫酸腐蝕性能
+425℃
M35-1
蒙乃爾
ASTMA494
可焊接等級。具有很好的抗所有普通有機酸和鹽水腐蝕的性能。也具有很高的抗大多數堿性溶液腐蝕的性能
+400℃
N7M
哈斯特鎳合金B
ASTMA494
特別適用于處理器各種濃度和溫度的氫氟酸。具有很好的抗硫酸和磷酸腐蝕的性能
+649℃
CW6M
哈斯特鎳合金C
ASTMA494
具有很好的抗強氧化環境腐蝕的性能。在高溫下具有很好的特性，對甲酸(蟻酸)、磷酸、亞硫酸和硫酸具有很高的抗腐蝕性能
+649℃
CY40
因科鎳合金
ASTMA494
在高溫應用中表現很好。對于強腐蝕流體介質具有很好的抗腐蝕性能
第二節密封面材料
密封面是閥門最關鍵的工作面，密封面質量的好壞關系到閥門的使用壽命，通常密封面材料要考慮耐腐蝕，耐擦傷，耐沖蝕，抗氧化等因素。通常分兩大類：
（一）軟質材料
1、橡膠（包括丁睛橡膠，氟橡膠等）
2、塑料（聚四氟乙烯，尼龍等）
（二）硬密封材料
1、銅合金（用于低壓閥門）
2、鉻不銹鋼（用于普通高中壓閥門）
3、司太立合金（用于高溫高壓閥門及強腐蝕閥門）
4、鎳基合金（用于腐蝕性介質）
第三節閥桿材料
閥桿在閥門開啟和關閉過程中，承受拉、壓和扭轉作用力，并與介質直接接觸，同時和填料之間還有相對的摩擦運動，因此閥桿材料必須保證在規定溫度下有足夠的強度和沖擊韌性，有一定的耐腐蝕性和抗擦傷性，以及良好的工藝性。常用的閥桿材料有以下幾種。
一、碳素鋼
用于低壓和介質溫度不超過300℃的水、蒸汽介質時，一般選用A5普通碳素鋼(現Q275，A3為Q235)。
用于中壓和介質溫度不超過450℃的水、蒸汽介質時，一般選用35優質碳素鋼。
二、合金鋼
用于中壓和高壓，介質溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質時，一般選用40Cr
（鉻鋼）。
用于高壓、介質溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質時，可選用38CrMoALA滲氮鋼。
用于高壓、介質溫度不超過570℃的蒸汽介質時，一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。
三、不銹耐酸鋼
用于中壓和高壓、介質溫度不超過450℃的非腐蝕性介質與弱腐蝕性介質，可選用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不銹鋼。
用于腐蝕性介質時，可選用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不銹耐酸鋼和PH15-7Mo沉淀硬化鋼。
四、耐熱鋼
用于介質溫度不超過600℃的高溫閥門時，可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。
第四節閥桿螺母材料
閥桿螺母在閥門開啟和關閉過程中，直接承受閥桿軸向力，因此必須具備一定的強度。同時它與閥桿是螺紋傳動，要求摩擦系數小，不生銹和避免咬死現象。
一、銅合金
銅合金的摩擦系數較小，不生銹，是目前普遍采用的材料之一。對于Pg<>
二、鋼
當工作條件不允許采用銅合金時，可選用35、40等優質碳素鋼，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不銹耐酸鋼。工作條件不允許下列情況。
1、用于電動閥門上，帶有瓜形離合器的閥桿螺母，需要進行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。
2、工作介質或周圍環境不適合選用銅合金時，如對銅有腐蝕的氨介質。
選用鋼制閥桿螺母時，要特別注意螺紋的咬死現象。
第五節緊固件、填料及墊片材料
一、緊固件材料
緊固件主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。緊固件在閥門上直接承受壓力，對防止介質外流起關重要作用，因此選用的材料必須保證在使用溫度下有足夠的強度與沖擊韌性。
根據介質壓力和溫度選擇緊固件材料時可按表選擇。
名稱
公稱壓力Pg(Mpa)
介質溫度（℃）
300
350
400
425
450
530
螺栓
雙頭螺栓
1.6-2.5
Q235（A3）
35
30CrMoA
-
4.0-10.0
35
35CrMoA
25Cr2MoVA
16.0-20.0
30CrMoA
35CrMoA
25Cr2MoVA
螺母
1.6-2.5
Q235（A3）
30
35
-
4.0-10.0
30
35
35CrMoA
16.0-20.2
35
35CrMoA
選用合金鋼材料時必須經過熱處理。對緊固件有特殊耐腐蝕要求時，可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。
二、填料材料
在閥門上，填料是用來充填閥蓋填料室的空間，以防止介質經由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。
1、對填料的要求
1）耐腐蝕性好，填料與介質接觸，必須能耐介質的腐蝕。
2）密封性好，填料在介質及工作溫度的作用下不泄漏。
3）摩擦系數小，以減小閥桿與填料間的摩擦力矩。
2、填料的種類
填料可分為軟質填料及硬質填料兩種：
1）軟質填料：系由植物質，即大麻、亞麻、棉、黃麻等，或由礦物質，即石棉纖維，或由石棉纖維內夾金屬絲和外涂石墨粉等編織的線繩，也有壓成的成型的填料，以及近年來新發展的柔性石墨填料材料。
植物質填料常用于100℃以下的低壓閥門；礦物質填料可用于450-500℃的閥門。
近年來使用橡膠O型圈做填料的結構介質溫度一般限制在60℃以下。
高溫高壓閥門上的填料也有采用純石棉加片狀石墨粉壓緊而成的。
2）硬質填料：即由金屬或金屬與石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯壓合燒結而成型的填料，金屬填料使用較少。
3、填料的選擇
選擇填料要根據介質、溫度和壓力來選擇，常用的材料有以下幾種：
1）油浸石棉繩，可按表5-2選擇。
2）橡膠石棉繩：可按表5-3選擇。
3）石墨石棉繩：石棉繩上涂有石墨粉，可用溫度450℃以上，壓力可以達到16Mpa，一般適用于高壓蒸汽上。近后來又逐步采用了壓成人字型填料，單圈放置，密封性好。
4）聚四氟乙烯：這是一種目前使用較廣的一種填料。特別適用腐蝕性介質上，但溫度不得起過200℃。一般采用壓制或棒料車制而成，形狀如圖5-1所示。
表5-2
注：形狀代號F表示方的，穿心或一至多層編結；Y表示圓的，中間是一扭制芯子，外邊是一至多層編結；N表示扭制的。
表5-3
三、墊片材料
墊片是用來充填兩個結合面（如閥體和閥蓋之間的密封面）間所有凹凸不平處，以防止介質從結合面間泄漏。
1、對墊片的要求
墊片材料在工作溫度下具有一定的彈性和塑性以及足夠的強度，以保證密封。同時要具有良好的耐腐蝕性。
2、墊片材料的種類和選擇
墊片可分為軟質和硬質兩種，軟質一般為非金屬材料，如硬紙板、橡膠、石棉橡膠板，聚四氟乙烯等。硬質一般為金屬材料或者金屬包石棉、金屬與石棉纏繞的等。
墊片的形狀有很多，有扁平的、圓形的、橢圓形的、齒形的、透鏡式的以及其他特殊形狀的。
圖5-2為金屬包有石棉襯墊和金屬石棉纏繞式墊片
圖5-3為橡膠制O形圈。
圖5-4為梯形槽式金屬墊片。
圖5-5為密封面凹凸式金屬齒形墊片。
圖5-6為密封面透鏡式金屬墊片。
金屬墊片的材料一般用08、10、20優質碳素鋼和1Cr13、1Cr18Ni9不銹鋼，加工精度和表面光潔度要求較高，適用于高溫高壓閥門。
非金屬墊片材料一般塑性較好，用不大的壓力就能達到密封，適用于低溫低壓閥門。
墊片材料可按表5-4選擇。
附表1-2閥門內件常用材質
內件材質
適用溫度/℃
內件材質
適用溫度/℃
304
-268～316
440型不銹鋼60RC
-29～427
316
-268～316
17-4PH
-40～427
青銅
-273～232
6號合金鋼(Co-Cr)
-273～816
因科鎳爾合金
-240～649
化學鍍鎳
-268～427
K蒙乃爾合金
-240～482
鍍鉻
-273～316
蒙乃爾合金
-240～482
丁腈橡膠
-40～93
哈斯特洛依合金B
-198～371
氟橡膠
-23～204
哈斯特洛依合金C
-198～538
聚四氟乙烯
200
鈦合金
-29～316
尼龍
-73～93
鎳基合金
-198～316
聚乙烯
-73～93
20號合金
-46～316
氯丁橡膠
-40～82
416型不銹鋼40RC
-29～427
附表1-3閥門密封面常用材料及適用溫度
密封面材料
適用溫度/℃
硬度
適用介質
青銅
-273~232
水、海水、空氣、氧氣、飽和蒸汽等
316L
-268~316
14HRC
蒸汽、水、油品、氣體、液化氣體、等輕微腐蝕且無沖蝕的介質
17-4PH
-40～400
40～45HRC
具有輕微腐蝕但有沖蝕的介質
Cr13
-101~400
37～42HRC
具有輕微腐蝕但有沖蝕的介質
司太立合金
-268~650
40～45HRC（常溫）
38HRC（650℃）
具有沖蝕和腐蝕性的介質
蒙乃爾合金KS
-240~482
27～35HRC
30～38HRC
堿、鹽、食品，不含空氣的酸溶液等
哈氏合金CB
371
538
14HRC
23HRC
腐蝕性礦酸、硫酸、磷酸、濕鹽酸氣、無氯酸溶液、強氧化性介質
20號合金
-45.6~316
-253~427
氧化性介質和各濃度的硫酸
鑄鐵閥門閥桿、密封面、墊片、填料、緊固件材料表
名稱
標準
材料牌號
備注
閥桿
ASTMA182
F6a
ASTMA276
410、420
GB/T1220
1Cr13、2Cr13
密封面
GB/T1176
ZCuZn25Al6Fe3Mn3
鑄鋁黃銅
ZCuZn38Mn2Pb2
鑄錳黃銅
ZCuAl9Mn2、ZCuAl10Fe3
鑄鋁青銅
GB/T1220
1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti
聚四氟乙烯（PTFE）
橡膠
墊片
GB/T3985
XB350、XB450
橡膠石棉板
1Cr13/XB450
纏繞式墊片
GB/T3985
1Cr18Ni9/XB450
填料
聚四氟乙烯（PTFE）
JB/T6617
柔性石墨環
螺固件
GB/T699
螺栓35/螺母25
GB/T3077
GB/T699
螺栓30CrMo、35CrMo/螺母35、45
耐蝕閥門用蒙乃爾合金(MONEL)
1概述
蒙乃爾(Monel)合金、鑄鎳合金、哈氏合金等都是制造特殊用途閥門的材料。Monel合金是鎳基耐蝕合金中的Ni-Cu系合金,最早是由美國國際鎳公司(International鎳公司)開發的,其典型成分為70%Ni和30%Cu,它是鎳基耐蝕合金中應用最廣泛的合金。
Monel合金既具有較高的強度和韌性,又具有優良的抗還原酸及強堿介質和海水等腐蝕的性能,因此通常用于制造輸送氫氟酸(HF)、鹽水、中性介質、堿鹽及還原性酸介質的設備。Monel合金也適用于干燥氯氣、氯化氫氣、高溫氯氣(425℃)及高溫氯化氫(450℃)等介質,但不抗含硫介質和氧化性介質(如硝酸,含氧量高的介質)的腐蝕,因為鎳與硫和氧有劇烈反應,易形成Ni3S2和NiO。
2性能
Monel合金為Ni-Cu固溶體,其中Cu是作為在Ni中加入了非氧化性的抗蝕劑,改善了鎳合金的耐蝕性,并起強化合金的作用。其內加入C,可改善合金的鑄造性能,但在常溫時合金中僅能溶解0.15%的C,過剩的C將以石墨相析出。加入1.5%～3.5%Fe,也可改善合金的鑄造性能。加入Mn和Si可以改善合金的機械性能,特別是Si的含量對Monel合金的機械性能和物理性能有重要的影響。
3分類
Monel合金有鑄造合金和變形合金(軋材)兩大類。
3.1變形合金
美國的變形Monel合金有10種之多。如Monel400、MonelC、Monel403、Monel404、MonelR2405、Monel406、Monel411、Mon2elK500、Monel501和Monel502等。因Monel在不同的美國標準體系中有各自的表示方法,為了便于使用和計算機統一管理,SAE(美國汽車工程師學會)和ASTM(美國材料與試驗學會)聯合發展了ASTM2SAE統一數碼系統(UnifiedNumbtringSystem2UNS)。在美國的UNS中,鎳合金有5種牌號的變形Monel合金,有固溶強化型的NO4404(Monel400)、NO4404(Monel404)和NO4405(MonelR2405),及沉淀硬化型的NO5500(MonelK500)和NO5502(Monel502)等(表1)〔4〕。其中用于制造耐蝕閥門常用的變形Monel合金是Monel400和MonelK500這2種牌號。
表1美國UNS中變形Monel合金化學成分
合金牌號
化學成分(%)
C
Si
Mn
S
Ni
Fe
其他
NO4400(Monel400)NO4404(Monel404)NO4405(MonelR2405)
≤0.3
≤0.15
≤0.3
≤0.50≤0.10≤0.50
2.00≤1.0≤2.00
≤0.024
≤0.0240.025～0.060
63.0～70.052.0～57.063.0～70.0
≤2.5
≤0.50
≤2.5
Cu基
Cu基,Al≤0.05
Cu基
NO5500(MonelK500)
≤0.25
≤0.50
≤1.50
≤0.01
63.0～70.0
≤2.0
Cu基,Al213～3115,Ti0135～0185
NO5502(Monel502)
≤0.10
≤0.50
≤1.50
≤0.01
63.0～70.0
≤2.0
Cu基,Al215～315
3.2鑄造合金
美國鑄造Monel合金在ASTMA494中有M35-1、M35-2、M-30H、M-25S和M-30C這5種牌號(表2),在美國聯邦標準QQ-N2-88〔5〕中也有5種鑄造Monel合金(表3)。
表2ASTMA494中鑄造Monel合金
注:(a)若要求可焊性,應訂購牌號M3521或M230C;(b)為某一資料參數;(c)HB最小為300。
表3QQ2N2288鑄造Monel合金
4應用
M35-1,M35-2及QQ-N2-88中的A級和E級通常用于制造精煉的Monel合金泵、閥門和配件。而含Si量高的B級(3.5%Si)Monel合金,因強度高,既耐腐蝕又耐磨損,因此主要用于制造要求抗磨性好的軸和耐磨環。D級(4.0%Si)Monel合金用于制造要求耐磨性更高及更耐腐蝕的部件。
Monel合金閥門有整體和內件兩大類型。整體Monel合金閥門是指閥門的殼體和內件均為Monel,其主要用在煉油廠烷基化裝置中的HF酸再生塔部分。由于HF酸再生溫度高(149℃)和含水率高的原因,需要使用整體Monel合金閥門,此外整體Monel合金閥門還用于煉油廠催化劑的無灰添加劑的生產和氯堿廠高濃度氯堿液系統等工況中。
Monel合金內件閥門系指閥門的殼體材質為碳鋼或不銹鋼,而閥門的內件材質為Monel合金。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門主要用于煉油廠烷基化裝置HF酸系統的低溫區域,其利用碳鋼對低溫(≤71℃)的無水氫氟酸(HF)有較好的抗腐蝕性能,但碳鋼長期在該工況使用時會在其表面因腐蝕而形成薄膜,若在閥門密封部位用碳鋼,腐蝕后形成的薄膜將影響閥門的密封性能。需要指出的是:碳鋼閥門常用的Cr13型密封材料更不能抵抗HF酸的腐蝕,而內件材質為Monel合金時可以保證閥門的密封性能,而且用Monel合金內件閥門其成本要比整體Monel合金閥門便宜得多。以碳鋼為殼體的Monel合金閥門也可用于海水等介質的工況中。閥門殼體材質為不銹鋼的Monel合金內件閥門,是用在乙烯、丙烯、液氧、純氧及海水和合金其他工況中。烷基化裝置中使用的整體Monel合金閥門和Monel合金內件閥門從安全角度考慮要求選用壓力級為CL300磅級,用于其他工況的Monel合金內件閥門,壓力級有CL150和CL300磅,或PN116～614MPa等。
5熔煉和鑄造
Monel合金的熔煉和鑄造技術是決定能否生產出合格的Monel合金鑄件的關鍵,因為Monel合金樹枝晶發達,縮孔縮松率大,吸氣(吸氫,吸氧)傾向極大,還會與造型材料發生滲硫化學反應(用呋喃樹脂自硬砂時),從安全角度考慮,Monel合金閥門用在氫氟酸和氯氣及氯化氫氣體等劇毒和高危險性介質中,要求鑄件應按A級管路用閥門進行射線探傷檢驗。雖然美國標準中指出,鑄造M35-1可焊,但實際上其可焊性極差,補焊的鑄件質量難以保證。M35-1合金的密度為8163t/m3(20℃時),凝固收縮率21mm/m,合金熔點為1315～1345℃。M35-1、M35-2及QQ-N2-88的A級和E級是以鑄態交貨使用的。盡管鑄造Monel合金有許多牌號,但用于鑄造Monel合金閥門鑄件時,主要采用ASTMA494中的M35-1。
鑄造Monel合金和變形Monel合金在化學成分上的變動很小(表4),但這種變動對變形合金來說滿足了其較好的變形能力,而對鑄造合金則提供了較好的鑄造性能。這就是為什么在鑄造時要用鑄造Monel合金牌號,選用軋材時要用變形Monel合金牌號的理由。
表4閥門常用的鑄造和變形Monel合金化學成分(%)
6結語
現行的Monel合金美國技術標準有ASTM、SAE、AMS(美國航空材料標準學會)、MIL(美國國防部標準)、ANSI、ASME及QQ(美國聯邦標準)等。對于同一牌號的Monel合金,采用不同的技術規范體系,不僅牌號的表示方法不同,而且其規范的編號和內容也不完全相同。通常軍工產品采用MIL、QQ或AMS規范,民用產品采用ASTM和ASME規范〔6〕。
通用閥門材料
通用閥門材料API600規定的內件材料組合
閥桿材料類型
硬度HB
密封面
密封件號
材料類型
硬度
13Cr
200～275
1
13Cr
≥HB250
4
13Cr
≥HB750
5或5A
HF
≥HB350
6
13Cr/NiCu
≥HB750/≥HB175
7
13Cr/13Cr
≥HB250/≥HB750
8～8A
13Cr/HF
≥HB250/≥HB350
18Cr-8Ni
不規定
2
18Cr-8Ni
不規定
25Cr-20Ni
3
25Cr-20Ni
鎳銅合金
9
鎳銅合金
11或11A
鎳銅合金/HF
不規定/≥HB350
18Cr-8Ni-Mo
10
18Cr-8Ni-Mo
不規定
12或12A
18Cr-8Ni-Mo/HF
不規定/≥HB350
19Cr-29Ni
13
19Cr-29Ni
不規定
14或14A
19Cr-29Ni/HF
不規定/≥HB350
常用的內件材料組合
閥桿材料
密封面材料
閥桿材料
密封面材料
13Cr
13Cr/13Cr
321
321/321
13Cr
13Cr/STL
321
321/STL
13Cr
STL/STL
321
STL/STL
13Cr
13Cr/Monel
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti/1Cr18Ni9Ti
17-4PH
STL/STL
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti/STL
17-4PH
17-4PH/17-4PH
1Cr18Ni9Ti
STL/STL
Monel
Monel/Monel
1Cr18Ni12Mo2Ti
1Cr18Ni12Mo2Ti/1Cr18Ni12Mo2Ti
304
304/304
1Cr18Ni12Mo2Ti
1Cr18Ni12Mo2Ti/STL
304
304/STL
1Cr18Ni12Mo2Ti
STL/STL
304
STL/STL
20號合金
20號合金/20號合金
316
316/316
HastelloyB
HastelloyB/HastelloyB
316
316/STL
HastelloyC
HastelloyC/HastelloyC
316
STL/STL
F51
F51/F51
304L
304L/304L
F51
F51/STL
304L
304L/STL
38CrMoALA
STL/STL
304L
STL/STL
25Cr2MoIVA
STL/STL
316L
316L/316L
4Cr10Si2Mo
STL/STL
316L
316L/STL
4Cr14Ni14W2Mo
STL/STL
316L
STL/STL
Inconel
Inconel/Inconel
常用緊固件材料
螺柱
螺母
溫度max℃
螺柱
螺母
溫度max℃
35
25
425
0Cr18Ni9
0Cr18Ni9
600
35CrMo
35、45
425
0Cr17Ni12Mo2
0Cr17Ni12Mo2
600
35CrMo
30CrMo
500
25Cr2Mo1VA
25Cr2MoVA
600
25Cr2MoVA
30CrMo
550
25Cr2MoVA
35CrMo
600
美標閥門用螺栓、螺母材料配對
螺栓
螺母
適用范圍
標準
牌號
標準
牌號
ASTMA193
B7
ASTMA194
2H
-29～425℃
B7M
2HM
-29～425℃執行NACE標準的抗硫閥
B16
7
-29～593℃
B8
8
-196～700℃
B8M
8M
ASTMA320
L7
4
-46～101℃低溫閥
