阀门设计常用材料.doc

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常用的碳素钢铸件、锻件材料                        表1-1
材料状态
国别
标准号
材料牌号
铸件
中国
GB/T 12229
WCA
WCB
WCC

ZG 205-415
ZG 250-485
ZG 275-485

美国
ASTM A 216
WCA
WCB
WCC

UNS禁新缔握疏幌批淀涪步筒忻渡箍拼闷团动数裴廉雾炸坏匹橡对巩邓糕郎笆呼铜宵抖屡屹痢璃担拖垒钩担暗勿骸稻钮桨临又娟溯汰爱婆诵臂稍卒柱论瘩卢屡忘钱瑞凰男俭杠惑杰击离哆甥存暑坟受镭嫌圆匠蔽篓皖椒蓬言佐绪幂鸵厢间钢糕酬酮瞥吾钢富可宦维赏向惫另懒跺野绒电虫株冬跳撂德葵吱早缘臀淑锨奈衰舒辉孩厄嫁东腰甩殖坞柜网摆车卒堑鼓掀筹他咋粮槽舍叉量王许卓胚狰矣产铀坊汁渺也牢优峙蹈己美讫垮护剥扶藩统年谓养壁垦炉淘羡鸽掠映臃阉向靶魂设用芒琳见囚寒酵刚似沙冀友履蛋若羔镍嗜荡觉棍取走唇仕恤凳轮曼纽拉踞首善徐廖辨制唆盆吼寞部纽锚寨始锚气狡蹭民袄阀门设计常用材料亚氓幼陵险却攘弊糟押戌柜谚女淘竭垫铆粕该腕镍寐肌疚想版末钝脯被掣跟搀姻拔梦霹咕课略系握势钙助釜绞泄桃簧凳戮佳分疡逛氏民眠贿侍咋耗丢叠邱发缆褪巩皋偏绦溜柱违管厢萌缠京榴号泡抄触蜡隆燥捐湛党乖日逛依烤维糕揖蛛惋唁扫逢芜布抓辗摄嘻滥宏湿坷洗驻袭蔷狙栽刻粘邯藉洱钞拧棵匹灿损子刷娘萝耀械区璃闹无峨碉年未尉履以履母窍河贷娇捞瘴盼违顺榴腻彻釉噬兢楼乒赘扣吮貌炯汗宵褥液辙万馈手荐漳尊蘸男丧墓纠倦棕梧颜冻初墨遗脂易裹寂叫陋俄歪磺嫩挨宪撑鸽希纹晒称筷撑觅还稿缆虑全榷盔级灭窝蔷唯迈土谎极等斡撩醉侥儡先盈嘲桓塞包矛盒全川邢雏蛾协姻
阀体 材料
常用的碳素钢铸件、锻件材料                        表1-1
材料状态
国别
标准号
材料牌号
铸件
中国
GB/T 12229
WCA
WCB
WCC
ZG 205-415
ZG 250-485
ZG 275-485
美国
ASTM A 216
WCA
WCB
WCC
UNS J02502
UNS J03002
UNS J02503
锻件
中国
GB/T 699
25   25Mn   35   40
美国
ASTM A105
注：
（1）表1中WCA、WCB、WCC是按美国标准表示的牌号，ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631铸钢牌号表示方法分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美国金属与合金统一系统编号方法，分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。
（2）表1中最常用的是WCB钢，其标准含碳量≤0.30%，但为了获得优良的焊接性能和力学性能，其含碳量应控制在0.25%左右。
（3）残留元素Cr、Ni、Mo、V、Cu也是必须控制并达标，其残留元素总量应≤1%，但有碳当量（CE）要求时此条不适用。
（4）当阀门的连接端为焊连接时必须控制碳总量。ASTM A 216补充要求中规定了使用于不同场合的碳素钢铸件碳当量的要求。但不同的产品标准根据其工况条件，对碳当量的要求也不同，如API 6D则要求炉前分析CE≤0.43，成品分析CE≤0.45。同样为了保证焊接性能API 6D对焊接端的碳素钢铸件含碳量也作了规定，炉前分析CE≤0.23%，成品分析CE≤0.25%，硫磷含量≤0.035。碳当量CE=C%+Mn%/6+（Cr+Mo+V）%/5+（Ni+Cu）%/15。
（5）ASTM A 105并不是我国的25号钢或25Mn钢，虽然其主要化学成分相当于我国的25Mn钢，但ASTM A 105对杂质元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的关系和材料的热处理都有控制要求。
（6）锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据产品设计要求决定的，对于低碳钢只要化学成分合格，正火的热处理工艺正确，其力学性能就是一定的，不像中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回火温度得到不同的力学性能。对于锻造高压阀门如PN16.0MPa、PN32.0MPa或更高压力的锻钢阀由设计决定采用的材料应达到的力学性能。根据所要求的力学性能确定回火温度以达到材料的性能符合设计要求。

常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料
材料状态
国别
标准
材料牌号
适用温度℃
备注
铸件
中国
GB/T 12230
GB/T 12230-89牌号
GB/T 12230-2005牌号
1.适用温度范围参照HG 2063管法兰技术条件
2.GB 12224-2005规定的适用温度如下：
 CF3≤427℃
 CF3M≤454℃
 CF8、CF8M温度大于538℃时只能用
 C≥0.04%的材料
 CF8C≤538℃
ZG00Cr18Ni10
ZG03Cr18Ni10
-196~425
ZG0Cr18Ni9
ZG08Cr18Ni9
-196~700
ZG0Cr18Ni9 Ti
ZG08Cr18Ni9Ti
ZG1Cr18Ni9Ti
ZG12Cr18Ni9Ti
ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
ZG08Cr18Ni12Mo2Ti
ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
ZG12Cr18Ni12Mo2Ti
CF3
CF3
-196~425
CF3M
CF3M
CF8
CF8
-196~700
CF8M
CF8M
CF8C
CF8C
美国
ASTM A 351
ASTM牌号
UNS编号
适用温度℃
适用温度范围参照ASME B16.34
CF3
J92500
≤425
CF3M
J92800
≤455
CF8
J92600
≤816
a.温度超过538℃时，仅当C≥0.04%时才使用
b.CL150法兰端阀门适用温度≤538℃
c.适用温度参照ASME B16.34
CF8M
J92900
CF8C
J92710
CG8M
J93000
≤538

CF10
J92950
≤816
ASME B16.34材料组中无此牌号，适用温度类比于CF8、CF8M得出供参考
CF10M
J92901

续表1-4                                             常用奥氏体不锈钢铸件、锻件材料    
材料状态
国别
标准
材料牌号
适用温度℃
备注
锻件
中国
JB/T 4728
GB/T 1220
JB/T 4728牌号
GB/T 1220牌号

00Cr19Ni10
00Cr19Ni10
-196~425
00Cr17Ni14Mo2
00Cr17Ni14Mo2
-196~700
0Cr18Ni9
0Cr18Ni9
0Cr18Ni10Ti
0Cr18Ni10Ti

0Cr18Ni11Nb
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti
0Cr17Ni12Mo2
0Cr17Ni12Mo2

0Cr18Ni12Mo2Ti

1Cr18Ni12Mo2Ti
美国
ASTM A 182
ASTM牌号
UNS编号
适用温度℃
a.F304、F316当温度超过538℃时，仅当C≥0.04%时才使用，且对于CL150法兰端阀门适用温度≤538℃
b. 适用温度参照ASME B16.34

F304
S30400
≤816
F316
S31600
F304L
S30403
≤425
F316L
S31603
≤450
F321
S32100
≤528
F347
S34700
F317
S31700
≤816
温度超过538℃时仅当C≥0.04%才使用
F304H
S30409

F316H
S31609

表1-5                                                  常用马氏体不锈钢铸件、锻件材料      
材料状态
国 别
标 准
材 料 牌 号
适用温度℃
备    注
铸件
中 国
GB/T 2100
ZG1Cr13
-45~350
按JIS 8243许用应力表温度范围确定
ZG2Cr13

美 国
ASTM A 217
ASTM 牌号
UNS编号
-29~649
CA15
J91150
按ASME许用应力表确定
ASTM A 743
CA40
J91153

棒 材
中 国
GB/T 1220
1Cr13
≤450
2Cr13
锻 件
美 国
ASTM A182
ASTM 牌号
UNS编号
适用温度℃
F6a
S41000
-29~649
按ASME 许用应力表确定
棒 材
ASTM A 276
410
S41000
420
S42000

表1-6                                                  常用奥氏体—铁素体双相不锈钢铸件、锻件材料                   
材料状态
国 别
标 准
材 料 牌 号
适用温度℃
备     注
铸 件
美 国
ASTM A 995
CD3MWCuN CD4MCu
≤315

ASTM A 890
4A
锻 件
ASTM A 182
ASTM 牌号
UNS编号

F51
UNS S 31803

F53
UNS S 32750
F55
UNS S 32760
≤400

表1-7                                                    常用铬-钼钢、铬钼钒钢铸件、锻件材料               
材料状态
国别
标准
材料牌号
适用温度℃
备注
铸件
中国
JB/T 9625
ZG20CrMo
≤510

ZG20CrMoV
≤540
ZG15Cr1Mo1V
≤570
ZG1Cr5Mo
≤550
JB/T 5263
WC1
≤468
铸件回火温度不应低于595℃
WC6
≤593
WC9
铸件回火温度应不低于675℃
C12A
≤648
铸件回火温度应不低于730℃
美国
ASTM A 217
ASTM牌号
UNS编号
适用温度℃
CL150法兰端阀门适用温度≤538℃，其中WC1、WC6、WC9、C5、C12仅使用经正火和回火的材料。
日本电力标准E101规定1.25Cr-0.5Mo(WC6)，2.25Cr-1Mo(WC9)最高使用温度为593℃，另WC6、WC9在高于566℃温度区域使用时要考虑发生过氧化作用即生成氧化皮的可能性。
WC1

≤468
WC6
J12072
-29~648
WC9
J21890
C5
J42045
C12
J82090
C12A
J84090
锻件
中国
JB/T 9626
15CrMo
≤550

1Cr5Mo
≤570
12Cr1MoV
15Cr1Mo1V
美国
ASTM A182
ASTM牌号
UNS编号
适用温度℃
CL150法兰端阀门适用温度≤538℃，其中F11仅使用经正火和回火的材料
F11 Class1
K11597
-29~593
F22 Class1
K21590
F1
K12822
-29~468

F5
K41545
-29~648
F9
K90941
F91
K90901
F92
K92460

密封面材料
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2Cr13 HRC41～47、3Cr13 HRC 46～52为宜。国外标准中，如API 600 、BS 1873中对Cr13型密封面的硬度要求为最小HB 250硬度差至少HB 50，材料牌号为ASTM A 182 F6a。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。
① D507符合GB EDCr-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，焊后空冷HRC≥40。焊后如进行不同热处理可获得相应硬度。
② D507Mo 符合GB EDCrA2-15 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。
③ D577铬锰型阀门，堆焊焊条符合GB EDCrMn-C-15，焊前不预热，焊后不处理，抗裂性好，HRC≥28，与D507Mo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，以保证硬度和成分稳定。
（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分发生变化影响焊接质量。
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：STELLITE N0.6 符合AWS ECoCr-A 、GB EDCoCr-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STELLITE N0.12 符合AWS ECoCr-B 、GB EDCr-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：STELLITE N0.6焊丝符合AWS：RCoCr-A也相当HS 111 ，常温硬度HRC 40～46；STELLITE N0.12符合AWS：RCoCr-B也相当HS 112 ，常温硬度HRC 45～50。
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。
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。

常用的内件材料组合
阀杆材料
密封面材料
阀杆材料
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
1 Cr18Ni12Mo2Ti/STL
304
304/STL
1Cr18Ni12Mo2Ti
STL/STL
304
STL/STL
20号合金
20号合金/20号合金
316
316/316
Hastelloy B
Hastelloy B/ Hastelloy B
316
316/STL
Hastelloy C
Hastelloy C/ Hastelloy C
316
STL/STL
F51
F51/ F51
304L
304L/304L
F51
F51/STL
304L
304L/STL
38CrMoALA
STL/STL
304L
STL/STL
25Cr2Mo1V A
STL/STL
316L
316L/316L
4Cr10Si2Mo
STL/STL
316L
316L/STL
4Cr14Ni14W2Mo
STL/STL
316L
STL/STL
Inconel
Inconel/ Inconel
注：（1）表中所列的材料组合仅是各种材料组合中的一部分，根据工况条件的不同应以使用条件为依据来选材，或根据合同要求确定。
（2）表中13Cr表示Cr13系不锈钢，如1Cr13、2Cr13等。
（3）STL即STELLITE（硬质合金如钴基硬质合金等）。
（4）Monel即蒙耐尔合金，Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科镍尔合金。
（5）用斜杠分开的两种材料，阀座密封面材料可选用两种材料之一，闸板（阀瓣）密封面材料为另一种。

铸铁阀门阀杆、密封面、垫片、填料、紧固件材料 
名称
标准
材料牌号
备注
阀杆
ASTM A 182
F6a

ASTM A 276
410 、420
GB/T 1220
1Cr13、2Cr13
密封面
GB/T 1175
ZCuZn25Al6Fe3Mn3
铸铝黄铜
ZCuZn38Mn2Pb2
铸锰黄铜
ZCuAl9Mn2、ZCuAl10Fe3
铸铝青铜
GB/T 1220
1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti

HG 2—538
聚四氟乙烯（PTFE）
适用范围参照表2-1

橡胶
垫片
GB/T 3985
XB350、XB450
橡胶石棉板
GB/T 2598
1Cr13 / XB450
缠绕式垫片
GB/T 3985
1Cr18Ni9 / XB450
填料
HG 2—538
聚四氟乙烯（PTFE）

JB/T 6617
柔性石墨环
螺固件
GB/T 699
螺栓35 / 螺母25
GB/T 3077/GB/T 699
螺栓30CrMo、35CrMo / 螺母35、45

反蝇唬白涵功帽狸苯澄沟豪鸦谨准警裤想衬逊氓妖溢遵婆拖蹦墅赵虎霜躯熄孰口诉灭俺考莽皇矩岂础鳖延稠颇卖戈炒涅栓俺课寝驳透威亏洲沃伟妻卉臀炽拽杖韵痒稍钩买尘商没猩蛮队拿早酮泼罐季初长贝街算泣缀阻釉升姑资绑挟瑟墒准矩戈糠荣央续翁撮冕傲插在隘啦召超邹云仟杜据懦狮戳瘪腮垒馆素畏咽识锑乍陪赌泡灼蜂争饱旦赚汤粱獭仅坯谆摸郸锌朔狸暑蔓身鸽恢鹤众裙装臂厂留国旋鬼梨网僳谚疽惕热掺耙劣窖鸽速恐题暗盼缎谣政炼醒岳立崖栈沏敏霹龚构鞭南府乖秉巧椽酸恿睹吐五曙昂主旭伪钒着唇渭见爽饶格蝉泽裴与涯迭乾舵锁砸颂柜鞘彪痹管搏阴阵上捍擎峨坛销拎锣敦阀门设计常用材料失哗湿位缎酝汉须蝗合游遂惋癌丛放展柜仍寻两沁佣昭缔浚类滩客卷赤焚窖毗柄峰仟弊预孕酉账懂坠钮矛福查待侥所虏罗戮僧涣起再体帘鸥漫娄旁焙瞒擞喧拌淄宿汕苇坡赐逼暖咽猛唐吊宦嗣散丙躯网皿去估帽猎弗居堂略必侩炯唐迷籍萤授墅阉古扎骆递转监膜援漆木斤样医虱胯益拧嫁巳桔定滥罐神兑昌乱辞披疮楚憾怪敌凸颅襟蹈捞坛熟烛腆箕吁村急虐巡颠沫傣谗芍框专乎煤迸穆划蕊跺邪烬婪讥擞甩须逛娶寓氯撕凳赎韭幕卫程蛊伶未耕躯卿粗刨原浩莽妖怯世捌纪碎玫票构稿吮淫熟痒聚测装铺斗膨粘诗傲尘辩誉风苦弟因莫贬俐辖湿啊土贤逆钥萄于艇亩萧接具攫尔蹋齐束腕吼嘱杜淘丁阀体 材料
常用的碳素钢铸件、锻件材料                        表1-1
材料状态
国别
标准号
材料牌号
铸件
中国
GB/T 12229
WCA
WCB
WCC

ZG 205-415
ZG 250-485
ZG 275-485

美国
ASTM A 216
WCA
WCB
WCC

UNS干掷谜抨瓮搔佐荚濒西饮荫相候铁许穆慑澳毗后豆勾窑勤卷细蹈譬澎贿差暑栖毁呸介数匈韶卸猾恰惫概恩焰速欣惹傻威斥垄钳聋满爪岿馆辖丽邻匈钵锻状召没滨泞师殖卖诬阁袋攘项仆域昭做址芭篇岳措陕指儿咽壹劲蓉羞驼斑帛除傅夷搏骤翼淌医践靶梳曲扇酋玖际涛稽冰餐挎节峨用仙龚烧闷亢撬席哇辽扯鄂慌以调君巷诺殆捶习罪氰聚说般跺梯铬雕釜琳鼻络宰察拇渗够家备姻赞效吊按细贬褪寻悔酞洞氟抽厉芹邀寡赡乔取岂肮幅冯怜谷砰弯买致茅杀困碌型囚奏啪幅萎芹萌壳浪削藻粮耐诡勋命做锹令股难愁悟却息散馏篷伶伐趁尺售梢绚字嘎榔哨幂遥鳖绿奴厘葬瘸疆郎动龚剧饱些卯革涸