阀门材质及其规范标准精华.docx

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阀门材质及其规范标准精华

WCB/LCB/LCC/WC6/WC在阀门中是什么材质？

W,Wrought,铸造；C-Carbonsteel碳钢；A，B，C表示钢种强度值由低到高

WCA,WCB,WCC表示的是碳钢，ABC表示强度级别，一般常用WCB。

WCB对应的管道材质应为A106B，对应锻件材质为A105。

WC6是合金钢的铸件，对应管道材质约为A355P11，锻件为A182F11；另外还有WC9，耐高温合金钢，对应约为A355P22，锻件对应A182F22。

WC可焊性铸件

LCB/LCC（ASTMA352）低温碳钢

ITCS为进行冲击韧性碳钢;ImpactTestC=CarbonS=Steel（A350）

Splitbody分体式，sideentry侧装（指执行机构）对应的是TOPentry上装式

阀门常用的碳素钢铸件和锻件材料表

材料状态

国别

标准号

材料牌号

铸件

中国

GB/T12229

WCA

WCB

WCC

ZG205-415

ZG250-485

ZG275-485

美国

ASTMA216/A216M

WCA

WCB

WCC

UNSJ02502

UNSJ03002

UNSJ02503

锻件

中国

GB/T12228

GB/T699

2525Mn3540A105

美国

ASTMA105/A105M

A105

低温铸钢件材料牌号和适用温度

类型

C

C

C-Mn

C-Mo

2.5Ni

Ni-Cr-Mo

3.5Ni

4.5Ni

9Ni

Cr-Ni-Mo

牌号

LCA

LCB

LCC

LC1

LC2

LC2-1

LC3

LC4

LC9

CA6NM

UNS编号

J02504

J03303

J02505

J12522

J22500

J42215

J31550

J41500

J31300

J91540

适用温度

℃

-32

-46

-46

-59

-73

-73

-101

-115

-196

-73

阀门常用ASTM材料锻、铸件对照表（ASMEB16.5）

ASTM铸件

ASTM锻件

对应中国牌号

适用温度℃

适用介质

碳钢

A216WCB

A105

20

-29~427

水、蒸汽、空气，以及石油产品等

低温碳钢

A352LCB

A350LF2

16Mn

-46~343

低温介质

A352LCC

A350LF2

16Mn

-46~343

低温介质

高温合金钢

A217WC1

A182F1

20MnMo

-29~454

高温高压介质

A217WC6

A182F11

15CrMo

-29~552

高温高压介质

A217WC9

A182F22

10Cr2Mo1

-29~593

高温高压介质

A217C5

A182F5

1Cr5Mo

-29~650

腐蚀性高温介质

A217C12

A182F9

Cr9Mo1

-29~593

高硫氧化性介质

马氏体不锈钢

A217CA15

A182F6a

1Cr13

-29~371

450℃以上强度比304低

奥氏体不锈钢（C≤0.08）

A351CF8

A182F304

0Cr18Ni9

-196~537

腐蚀性介质

A351CF3

A182F304L

-196~425

腐蚀性介质

A351CF8M

A182F316

0Cr18Ni12Mo2Ti

-196~537

腐蚀性介质

A351CF3M

A182F316L

-196~425

腐蚀性介质

超低碳奥氏体不锈钢（C≤0.03）

A351CF3

A182F304L

00Cr18Ni10

-196~427

腐蚀性介质

A351CF3M

A182F316L

00Cr18Ni14Mo2

-196~454

腐蚀性介质

特殊合金

A351CN7M

B462Gr.NO8020

（ALLOY20）

-29~149

氧化性介质和各种浓度的硫酸

A494M-30C

（蒙乃尔合金）

B564Gr.NO4400

-29~482

氢氟酸，海水

哈氏合金H.BH.C

稀硫酸等的强腐蚀性介质

注：

1）锻造阀门阀体材质组织致密，不容易有缺陷，结构尺寸不受模具限制，承压性能可靠，多用于高压、氧气工况、小口径或其他小批量的阀门制造上，一般在高温、高压或低温或特殊介质下选择锻件；铸件一般只适用于中低压，多用于标准化的成型阀门的批量生产上。

2）材料A351CF3M跟A182F316L区别:

两个标准对应的材质都是316不锈钢。

CF3M表示铸件，常用作阀门材料。

相对应的锻钢代号是A182F316L。

ASTMA216WCB是铸件，其锻件是A105；SS304的铸件是A351-CF8，锻件是A182-F304。

阀门材质选择

制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等。

制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：

1、工作介质的压力、温度和特性。

2、该零件的受力情况以及在阀门结构中所起作用。

3、有较好的工艺性。

4、在满足以上条件情况下，要有较低的成本。

第一节阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料

一、灰铸铁：

灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa，温度为-10℃～200℃的水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。

灰铸铁常用牌号为：

HT200、HT250、HT300、HT350。

二、可锻铸铁：

适用于公称压力PN≤2.5MPa，温度为-30～300℃的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：

KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10。

三、球墨铸铁：

适用于PN≤4.0MPa，温度为－30～350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。

常用牌号有：

QT400-15、QT450-10、QT500-7。

四、碳素钢（WCA、WCB、WCC）：

适用于公称压力PN≤32.0MPa，适用于工作温度在-29~+425℃之间的中、高压阀门，其中16Mn、30Mn工作温度为-29～595℃，常用来代替ASTMA105.常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。

五、低温碳钢（LCB）：

适用于公称压力PN≤6.4Mpa,温度≥-196℃乙烯，丙烯，液态天然气，液氮等介质，常用牌号有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9.

六、合金钢（WC6、WC9），适用于工作温度在-29～595℃之间的非腐蚀性介质的高温高压阀门；WC5、WC9适用于工作温度在-29～650℃之间的腐蚀性介质的高温高压阀门。

七、奥氏体不锈钢，适用于工作温度在-196～+600℃之间的腐蚀性介质的阀门。

八、蒙乃尔合金：

主要适用于氢氟介质的阀门。

九、铸铜合金：

主要适用于工作温度在-29～595℃之间的氧气管路用阀门。

表1-1阀门壳体常用材质

壳体材质

标准

适用温度/℃

适用压力/MPa

适用介质

灰铸铁

-15～200

≤1.6

水、煤气

黑心可锻铸铁

-15～300

≤2.5

水、海水、煤气、氨

球墨铸铁

-30～350

≤4.0

水、海水、煤气、空气、蒸汽

碳素钢（WCA、WCB、WCC）

ASTMA216

-29～425

≤32.0

无腐蚀性应用，包括水，油和气

低温碳钢（LCB、LCC）

ASTMA352

-46～345

≤32.0

低温应用

合金钢（WC6、WC9）

（C5、C12）

ASTMA217

-29～595

-29～650

高压

非腐蚀性介质

腐蚀性介质

奥氏体不锈钢

ASTMA351

-196～600

腐蚀性介质

蒙乃尔合金

ASTMA494

400

含氢氟酸介质

哈氏合金

ASTMA494

649

稀硫酸等强腐蚀性介质

钛合金

各种强腐蚀性介质

铸造铜合金

-273～200

氧气、海水

塑料、陶瓷

～60

≤1.6

腐蚀性介质

代码

材质

标准

适用条件

温度范围

WCB

碳钢

ASTMA216

无腐蚀性应用，包括水，油和气

-29℃～+425℃

LCB

低温碳钢

ASTMA352

低温应用

-46℃～+345℃

LC3

3.5%镍钢

ASTMA352

低温应用

-101℃～+340℃

WC6

1.25%铬0.5%钼钢

ASTMA217

无腐蚀性应用，包括水，油和气

-30℃～+593℃

WC9

2.25铬

C5

5%铬0.5%钼

ASTMA217

轻度腐蚀性或侵蚀性应用及无腐蚀性应用

-30℃～+649℃

C12

9%铬1%钼

CA15（4）

12%铬钢

ASTMA217

腐蚀性应用

+704℃

CA6NM（4）

12%铬钢

ASTMA487

腐蚀性应用

-30℃～+482℃

CF8M

316不锈钢

ASTMA351

腐蚀性或超低温或高温无腐蚀性应用

-268℃至+649℃，425℃以上要指定碳含量0.04%及以上

CF8C

347不锈钢

ASTMA351

主要用于高温，腐蚀性应用

-268℃至+649℃，540℃以上要指定碳含量0.04%及以上

CF8

304不锈钢

ASTMA351

腐蚀性或超低温或高温无腐蚀性应用

-268℃至+649℃，425℃以上要指定碳含量0.04%及以上

CF3

304L不锈钢

ASTMA351

腐蚀性或无腐蚀性应用

+425℃

CF3M

316L不锈钢

ASTMA351

腐蚀性或无腐蚀性应用

+454℃

CN7M

合金钢

ASTMA351

具有很好的抗热硫酸腐蚀性能

+425℃

M35-1

蒙乃尔

ASTMA494

可焊接等级。

具有很好的抗所有普通有机酸和盐水腐蚀的性能。

也具有很高的抗大多数碱性溶液腐蚀的性能

+400℃

N7M

哈斯特镍合金B

ASTMA494

特别适用于处理器各种浓度和温度的氢氟酸。

具有很好的抗硫酸和磷酸腐蚀的性能

+649℃

CW6M

哈斯特镍合金C

ASTMA494

具有很好的抗强氧化环境腐蚀的性能。

在高温下具有很好的特性，对甲酸（蚁酸）、磷酸、亚硫酸和硫酸具有很高的抗腐蚀性能

+649℃

CY40

因科镍合金

ASTMA494

在高温应用中表现很好。

对于强腐蚀流体介质具有很好的抗腐蚀性能

第二节密封面材料

密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。

通常分两大类：

（一）软质材料

1、橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）

2、塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）

（二）硬密封材料

1、铜合金（用于低压阀门）

2、铬不锈钢（用于普通高中压阀门）

3、司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）

4、镍基合金（用于腐蚀性介质）

第三节阀杆材料

阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。

常用的阀杆材料有以下几种。

一、碳素钢

用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时，一般选用A5普通碳素钢（现Q275，A3为Q235）。

用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时，一般选用35优质碳素钢。

二、合金钢

用于中压和高压，介质温度不超过450℃的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr

（铬钢）。

用于高压、介质温度不超过540℃的水、蒸汽等介质时，可选用38CrMoALA渗氮钢。

用于高压、介质温度不超过570℃的蒸汽介质时，一般选用25Cr2MoVA铬钼钒钢。

三、不锈耐酸钢

用于中压和高压、介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用1Cr13、2Cr13、3Cr13铬不锈钢。

用于腐蚀性介质时，可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo沉淀硬化钢。

四、耐热钢

用于介质温度不超过600℃的高温阀门时，可选用4Cr10Si2Mo马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢。

第四节阀杆螺母材料

阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。

同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。

一、铜合金

铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。

对于Pg<1.6Mpa的低压阀门可采用ZHMn58-2-2铸黄铜。

对于Pg16-6.4Mpa的中压阀门可采用ZQAL9-4无锡青铜。

对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2铸黄铜。

二、钢

当工作条件不允许采用铜合金时，可选用35、40等优质碳素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2等不锈耐酸钢。

工作条件不允许下列情况。

1、用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。

2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。

选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。

第五节紧固件、填料及垫片材料

一、紧固件材料

紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。

紧固件在阀门上直接承受压力，对防止介质外流起关重要作用，因此选用的材料必须保证在使用温度下有足够的强度与冲击韧性。

根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按表选择。

名称

公称压力Pg（Mpa）

介质温度（℃）

300

350

400

425

450

530

螺栓

双头螺栓

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

选用合金钢材料时必须经过热处理。

对紧固件有特殊耐腐蚀要求时，可选用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不锈耐酸钢。

二、填料材料

在阀门上，填料是用来充填阀盖填料室的空间，以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。

1、对填料的要求

1）耐腐蚀性好，填料与介质接触，必须能耐介质的腐蚀。

2）密封性好，填料在介质及工作温度的作用下不泄漏。

3）摩擦系数小，以减小阀杆与填料间的摩擦力矩。

2、填料的种类

填料可分为软质填料及硬质填料两种：

1）软质填料：

系由植物质，即大麻、亚麻、棉、黄麻等，或由矿物质，即石棉纤维，或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳，也有压成的成型的填料，以及近年来新发展的柔性石墨填料材料。

植物质填料常用于100℃以下的低压阀门；矿物质填料可用于450-500℃的阀门。

近年来使用橡胶O型圈做填料的结构介质温度一般限制在60℃以下。

高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。

2）硬质填料：

即由金属或金属与石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合烧结而成型的填料，金属填料使用较少。

3、填料的选择

选择填料要根据介质、温度和压力来选择，常用的材料有以下几种：

1）油浸石棉绳，可按表5-2选择。

2）橡胶石棉绳：

可按表5-3选择。

3）石墨石棉绳：

石棉绳上涂有石墨粉，可用温度450℃以上，压力可以达到16Mpa，一般适用于高压蒸汽上。

近后来又逐步采用了压成人字型填料，单圈放置，密封性好。

4）聚四氟乙烯：

这是一种目前使用较广的一种填料。

特别适用腐蚀性介质上，但温度不得起过200℃。

一般采用压制或棒料车制而成，形状如图5-1所示。

表5-2

注：

形状代号F表示方的，穿心或一至多层编结；Y表示圆的，中间是一扭制芯子，外边是一至多层编结；N表示扭制的。

表5-3

三、垫片材料

垫片是用来充填两个结合面（如阀体和阀盖之间的密封面）间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄漏。

1、对垫片的要求

垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度，以保证密封。

同时要具有良好的耐腐蚀性。

2、垫片材料的种类和选择

垫片可分为软质和硬质两种，软质一般为非金属材料，如硬纸板、橡胶、石棉橡胶板，聚四氟乙烯等。

硬质一般为金属材料或者金属包石棉、金属与石棉缠绕的等。

垫片的形状有很多，有扁平的、圆形的、椭圆形的、齿形的、透镜式的以及其他特殊形状的。

图5-2为金属包有石棉衬垫和金属石棉缠绕式垫片

图5-3为橡胶制O形圈。

图5-4为梯形槽式金属垫片。

图5-5为密封面凹凸式金属齿形垫片。

图5-6为密封面透镜式金属垫片。

金属垫片的材料一般用08、10、20优质碳素钢和1Cr13、1Cr18Ni9不锈钢，加工精度和表面光洁度要求较高，适用于高温高压阀门。

非金属垫片材料一般塑性较好，用不大的压力就能达到密封，适用于低温低压阀门。

垫片材料可按表5-4选择。

附表1-2阀门内件常用材质

内件材质

适用温度/℃

内件材质

适用温度/℃

304

-268～316

440型不锈钢60RC

-29～427

316

-268～316

17-4PH

-40～427

青铜

-273～232

6号合金钢（Co-Cr）

-273～816

因科镍尔合金

-240～649

化学镀镍

-268～427

K蒙乃尔合金

-240～482

镀铬

-273～316

蒙乃尔合金

-240～482

丁腈橡胶

-40～93

哈斯特洛依合金B

-198～371

氟橡胶

-23～204

哈斯特洛依合金C

-198～538

聚四氟乙烯

200

钛合金

-29～316

尼龙

-73～93

镍基合金

-198～316

聚乙烯

-73～93

20号合金

-46～316

氯丁橡胶

-40～82

416型不锈钢40RC

-29～427

附表1-3阀门密封面常用材料及适用温度

密封面材料

适用温度/℃

硬度

适用介质

青铜

-273~232

水、海水、空气、氧气、饱和蒸汽等

316L

-268~316

14HRC

蒸汽、水、油品、气体、液化气体、等轻微腐蚀且无冲蚀的介质

17-4PH

-40～400

40～45HRC

具有轻微腐蚀但有冲蚀的介质

Cr13

-101~400

37～42HRC

具有轻微腐蚀但有冲蚀的介质

司太立合金

-268~650

40～45HRC（常温）

38HRC（650℃）

具有冲蚀和腐蚀性的介质

蒙乃尔合金KS

-240~482

27～35HRC

30～38HRC

碱、盐、食品，不含空气的酸溶液等

哈氏合金CB

371

538

14HRC

23HRC

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

氧化性介质和各浓度的硫酸

铸铁阀门阀杆、密封面、垫片、填料、紧固件材料表

名称

标准

材料牌号

备注

阀杆

ASTMA182

F6a

ASTMA276

410、420

GB/T1220

1Cr13、2Cr13

密封面

GB/T1176

ZCuZn25Al6Fe3Mn3

铸铝黄铜

ZCuZn38Mn2Pb2

铸锰黄铜

ZCuAl9Mn2、ZCuAl10Fe3

铸铝青铜

GB/T1220

1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti

聚四氟乙烯（PTFE）

橡胶

垫片

GB/T3985

XB350、XB450

橡胶石棉板

1Cr13/XB450

缠绕式垫片

GB/T3985

1Cr18Ni9/XB450

填料

聚四氟乙烯（PTFE）

JB/T6617

柔性石墨环

螺固件

GB/T699

螺栓35/螺母25

GB/T3077

GB/T699

螺栓30CrMo、35CrMo/螺母35、45

耐蚀阀门用蒙乃尔合金（MONEL）

1概述

蒙乃尔（Monel）合金、铸镍合金、哈氏合金等都是制造特殊用途阀门的材料。

Monel合金是镍基耐蚀合金中的Ni-Cu系合金,最早是由美国国际镍公司（International镍公司）开发的〔1〕,其典型成分为70%Ni和30%Cu,它是镍基耐蚀合金中应用最广泛的合金。

Monel合金既具有较高的强度和韧性,又具有优良的抗还原酸及强碱介质和海水等腐蚀的性能,因此通常用于制造输送氢氟酸（HF）、盐水、中性介质、碱盐及还原性酸介质〔2〕的设备。

Monel合金也适用于干燥氯气、氯化氢气、高温氯气（425℃）及高温氯化氢（450℃）等介质,但不抗含硫介质和氧化性介质（如硝酸,含氧量高的介质）的腐蚀,因为镍与硫和氧有剧烈反应,易形成Ni3S2和NiO〔3〕。

2性能

Monel合金为Ni-Cu固溶体,其中Cu是作为在Ni中加入了非氧化性的抗蚀剂,改善了镍合金的耐蚀性,并起强化合金的作用。

其内加入C,可改善合金的铸造性能,但在常温时合金中仅能溶解0.15%的C,过剩的C将以石墨相析出。

加入1.5%～3.5%Fe,也可改善合金的铸造性能。

加入Mn和Si可以改善合金的机械性能,特别是Si的含量对Monel合金的机械性能和物理性能有重要的影响。

3分类

Monel合金有铸造合金和变形合金（轧材）两大类。

3.1变形合金

美国的变形Monel合金有10种之多。

如Monel400、MonelC、Monel403、Monel404、MonelR2405、Monel406、Monel411、Mon2elK500、Monel501和Monel502等。

因Monel在不同的美国标准体系中有各自的表示方法,为了便于使用和计算机统一管理,SAE（美国汽车工程师学会）和ASTM（美国材料与试验学会）联合发展了ASTM2SAE统一数码系统（UnifiedNumbtringSystem2UNS）。

在美国的UNS中,镍合金有5种牌号的变形Monel合金,有固溶强化型的NO4404（Monel400）、NO4404（Monel404）和NO4405（MonelR2405）,及沉淀硬化型的NO5500（MonelK500）和NO5502（Monel502）等（表1）〔4〕。

其中用于制造耐蚀阀门常用的变形Monel合金是Monel400和MonelK500这2种牌号。

表1　美国UNS中变形Monel合金化学