阀门材料的材质及温度压力等级
阀门材料的材质及温度压力等级
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、齿轮箱或气动装置、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
ASTM A216 WCB 工作压力（psi） 1psi=0.006895MPa
温度℉ | 150LB | 300LB | 600LB | 900LB | 1500LB | 2500LB |
-20～100 | 285 | 740 | 1480 | 2220 | 3705 | 6170 |
200 | 260 | 675 | 1350 | 2025 | 3375 | 5625 |
300 | 230 | 655 | 1315 | 1970 | 3280 | 5470 |
400 | 200 | 635 | 1270 | 1900 | 3170 | 5280 |
500 | 170 | 600 | 1200 | 1795 | 2995 | 4990 |
600 | 140 | 550 | 1095 | 1640 | 2735 | 4560 |
650 | 125 | 535 | 1075 | 1610 | 2685 | 4475 |
700 | 110 | 535 | 1065 | 1600 | 2665 | 4440 |
750 | 95 | 505 | 1010 | 1510 | 2520 | 4200 |
800 | 80 | 410 | 825 | 1235 | 2060 | 3430 |
850 | 65 | 270 | 535 | 905 | 1340 | 2230 |
阀门的试验压力：根据ASME B16.34规定，壳体强度试验压力按1.5倍的工作压力并圆整到下一个25PSI，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
2、阀门常用ASTM主体材料
ASTM铸件 | ASTM锻件 | 对应中国牌号 | 适用温度范围℃ | 适用介质 |
碳钢 | ||||
A216 WCB | A105 | 20 | -29～427 | 水、液化气体、蒸汽、油品、天然气 |
低温碳钢 | ||||
A352 LCB | A350 LF2 | 16Mn | -46～343 | 低温介质 |
A352 LCC | A350 LF2 | 16Mn | -46～343 | 低温介质 |
高温合金钢 | ||||
A217 WC1 | A182 F1 | -29～468 | 高温介质 | |
A217 WC6 | A182 F11 | 15CrMo | -29～593 | 高温介质 |
A217 WC9 | A182 F22 | 10Cr2Mo1 | -29～593 | 高温介质 |
A217 C5 | A182 F5 | 1Cr5Mo | -29～593 | 腐蚀性高温介质 |
A217 C12 | A182 F9 | -29～593 | 高硫氧化性介质 | |
马氏体不锈钢 | ||||
A217 CA15 | A182 F6a | 1Cr13 | -29～371 | 450℃以上强度比304低 |
奥氏体不锈钢（C≤0.08） | ||||
A351 CF8 | A182 F304 | 0Cr18Ni9 | -196～537 | 腐蚀性介质 |
A351 CF8M | A182 F316 | 0Cr18Ni12Mo2Ti | -196～537 | 腐蚀性介质 |
超低碳奥氏体不锈钢（C≤0.03） | ||||
A351 CF3 | A182 F304L | 00Cr18Ni10 | -196～427 | 腐蚀性介质 |
A351 CF3M | A182 F316L | 00Cr18Ni14Mo2 | -196～454 | 腐蚀性介质 |
特殊合金 | ||||
A351 CN7M | UNS N08020 (ALLOY 20) | -29～149 | 氧化性介质和各种浓度的硫酸 | |
蒙乃尔合金M-30C | UNS N04400 MONEL 400 | -29～482 | 氢氟酸，海水 | |
哈氏合金H.B H.C | H.B耐盐酸，稀硫酸，磷酸、甲酸，醋酸 H.C耐硝酸，硝酸和硫酸的混酸 | |||
INCONEL合金 | 热碱液和碱性硫化物 | |||
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。
常用内件材料列表
内件号 | 阀瓣密封面 | 阀座密封面 | 阀杆 | 上密封座 |
1 | ER410 | ER410 | 1Cr13 | 2Cr13 |
8 | ER410 | EDCoCr-A | 1Cr13 | 2Cr13 |
5 | EDCoCr-A | EDCoCr-A | 1Cr13 | 2Cr13 |
2 | 304 | 304 | F304 | F304 |
15 | EDCoCr-A | EDCoCr-A | F304 | F304 |
10 | 316 | 316 | F316 | F316 |
12 | 316 | EDCoCr-A | F316 | F316 |
16 | EDCoCr-A | EDCoCr-A | F316 | F316 |
9 | MONEL | MONEL | MONEL K500 | MONEL 400 |
20 | HSCuZn-3 | HSCuZn-3 | HPb59-1 | HPb59-1 |
2、阀门常用内件材料及使用温度
内件材料 | 使用温度℃ | 内件材料 | 使用温度 |
304、316 | -268～316 | 17-4PH | -40～427 |
青铜 | -273～232 | 钴基合金（STELLITE 6） | -273～816 |
因科镍合金（INCONEL） | -240～649 | 化学镀镍（ENP） | -268～427 |
蒙乃尔合金MONEL | -240～-482 | 镀铬 | -273～316 |
哈氏合金H.B | -198～371 | 丁晴橡胶（NBR） | -40～93 |
哈氏合金H.C | -198～538 | 氟橡胶（VITON ） | -23～204 |
钛合金 | -29～316 | 聚四氟乙烯（PTFE） | -268～232 |
镍基合金 | -198～316 | 尼龙（NYLON） | -73～93 |
20号合金（ALLOY 20） | -46～316 | 聚乙烯 | -73～93 |
416型不锈钢40RC | -29～427 | 氯丁橡胶 | -40～82 |
440型不锈钢60RC | -29～427 |
3、阀门常用密封面材料及适用介质
密封面材料 | 使用温度℃ | 硬度（HRC） | 适用介质 |
青铜 | -273～232 | 水、海水、空气、氧气、饱和蒸汽 | |
304、316、304L、316L | -268～316 | 14 | 蒸汽、水、油品、气体、液化气体、轻微腐蚀且无冲蚀的介质 |
17-4PH | -40～400 | 40～45 | 轻微腐蚀且有冲蚀的介质 |
CR13 | -101～400 | 37～42 | 轻微腐蚀且有冲蚀的介质 |
钴基合金（STELLITE 6） | -268～650 | 40～45常温 38（600℃ | 具有冲蚀和腐蚀性介质 |
蒙乃尔合金 K S | -240～482 | 27～35 30～38 | 碱、盐、食品、不含空气的酸溶剂 |
哈氏合金H.B H.C | 371 538 | 14 23 | 腐蚀性矿酸、硫酸、磷酸、湿盐酸气、无氯酸溶液、强氧化性介质 |
20号合金 | -45.6～316 -253～427 | 氧化性介质和各种浓度的硫酸 |
三、螺栓、螺母材料
常用螺栓螺母材料
ASTM螺栓/螺母材料 | 适用的主体材料 |
A193 B7/A194 2H | WCB |
A193 B7M/A194 2HM | NACE阀门 WCB |
A193 B8/A194 8 | 不锈钢阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A193 B8M/A194 8M | 不锈钢阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A320 L7/A194 4 | 低温阀门 LCB LCC |
A320 L7M/A194 7M | 低温阀门 LCB LCC |
A193 B16/A194 4 | 高温阀门 WC6 WC9 C5 C12 |
A193 B8A CLASS 1A/A194 8A | NACE阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M |
A193 B8MA CLASS 1A/A194 8MA | NACE阀门 CF8 CF8M CF3 CF3M |
四、阀门密封件
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℃
夹不锈钢丝编织柔性石墨-250～650℃
四氟乙烯浸石墨-200～280℃
低泄漏石墨组合填料-250～650℃
PTFE -200～200℃
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℃
EPDM：-45～120℃
VITON A：-30～204℃
VITON B：-30～204℃
VITON AED（anti explosion decompression）：-30～204℃高压,小分子如：CO2
HNBR（HSN）：-30～180℃
4、软密封阀座
PTFE：-200～200℃
PCTFE：-250～150℃
NYLON 1010：～120℃
NYLON PA12：-50～120℃
DEVLON V： -100～150℃
PEEK ：-100～260℃
对位聚苯(聚苯撑)(Polyphenylene) ～400℃
5、软密封材料使用介质及温度
NBR | CR | NR | EPDM | CSM HYPALON | HNBR | FKM | PTFE | ||
Air or oxygen空气或氧气 | 2 | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Water up to 80℃ | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
Water above 80℃ | 3 | 3 | 4 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | |
Dilute acids稀酸 | 3 | 3 | 3 | 2 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Dilute alkalis稀碱 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
Lower alcohols低浓度酒精 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 4 | 1 | |
Aldehydes乙醛 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 | 2 | 4 | 1 | |
Amines胺 | 4 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 4 | 1 | |
Chlorinated solvents 氯化物溶剂 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Ethers乙醚 | 4 | 4 | 4 | 3 | 4 | 4 | 3 | 1 | |
Ketones酮 | 4 | 4 | 4 | 1 | 4 | 4 | 4 | 1 | |
Hydrocarbons-aliphatic脂肪烃 | 1 | 2 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Hydrocarbons-aromatic 芳香烃 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 | 1 | 1 | |
Leaded petrol (gasoline) 含铅汽油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Kerosene煤油 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Animals oils and fats 动物油 | 1 | 2 | 4 | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 | |
Fuel oils and diesel oils 燃料油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | |
Lubricating oils-mineral 矿物润滑油 | 1 | 2 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | 1 | |
Lubricating oils-synthetic 合成润滑油 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 1 | 2 | 1 | |
Silicone oils and grease硅脂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
Vegetable oils植物油 | 1 | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Hydraulic fluids-mineral based矿物基水性流体 | 1 | 3 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
Chlorinated 氯化物 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | |
Oil in water emulsions 水乳液油 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | |
Water in oil emulsions 油乳水液 | 3 | 4 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | |
Water-glycol based 乙二醇水液 | 1 | 3 | 3 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
Phosphate esters-aliphatic磷酸脂 | 4 | 4 | 4 | 1 | 4 | 1 | 3 | 1 | |
Phosphate esters-aromatic芳香磷酸脂 | 4 | 4 | 4 | 2 | 4 | 4 | 1 | 1 | |
最低温度（℃） | -30a | -40 | -50 | -45 | -30 | -30 a | -15 | -200 | |
最高持续温度（℃） | 120 | 120 | 100 | 120 | 120 | 180 | 200 | 250 | |
最高瞬时温度（℃） | 150 | 150 | 120 | 150 | 150 | 200 | 230 | ||
硬度（IRHD） | 40-90 | 40-90 | 40-85 | 50-90 | 65-80 | 50-90 | 50-98 |
五、蝶阀材料及允许压力
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≤22HRC
17-4PH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℃用材料
主体材料：LCB、LCC、LF2
内件材料：304、316（F6a不常用，低于-29℃应做冲击试验）
八、低温-196℃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℃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
十、不锈钢材料性能对比
材料 | 性能对比 |
316/316L | 含Mo提高了耐氯化物和卤化物腐蚀性，它提供了优秀的高温拉伸、蠕变、应力断裂强度。 比304更耐大气和中等环境腐蚀，耐1～5%稀硫酸到48℃，对某些氧化性酸316的耐腐蚀性不如304。 当温度在427～817℃之间时易于碳化物沉淀，因而在焊接条件下易于晶间腐蚀，在焊后退火将恢复316原有的耐腐蚀性能。 316L的一般耐腐蚀性能和其他性能和316非常相似，但它在焊接条件或短期427～817℃下免于晶间腐蚀，推荐在焊接情况下碳化物不可避免析出，焊后不必退火。长期暴露于上述温度范围可以使材料变脆使它易于晶间腐蚀。 最大持续服务温度899℃，间歇温度817℃。 抗氯化物应力腐蚀。 在退火状态下不硬化、非磁性，在冷作硬化下轻微磁性。 更好的耐氯化物腐蚀。 应用范围：核能、化工、橡胶、塑料、造纸、制药、纺织；热交换器、冷凝器、蒸化器。 |
347/347H | 含Cb，推荐用于不能足够退火的焊接，也可用于短暂温度冲击从427～871℃，由于Cb的添加产生了稳定化的不锈钢消除了碳化物的沉淀造成的晶间腐蚀。 比321具有更高的耐腐蚀性，减少形成持续网状晶界的碳化铬的趋势，比304/304L有更好的高温性能，通常可用于短暂加热到817℃，可持续在899℃下使用。 347H含有更高的碳（0.04～0.10%）具有更好的高温蠕变性能，改善的耐晶间腐蚀性能。 用于高温化学工艺热交换管，炼油，高温蒸汽。 |
321/321H | 是304的含Ti改进型，在热的碳化沉淀物晶间腐蚀不起作用，Ti的添加消除了晶界碳化铬的形成。比304/304L有更好的高温性能，通常可用于短暂加热到817℃，可持续在899℃下使用。易于被氯离子应力腐蚀。 优秀的现场焊接性能，321H有更高的碳（0.04～0.10%）具有更好的高温蠕变性能。 用于高温化学工艺热交换管，炼油，高温蒸汽。 |
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