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    详细介绍阀门主体零件适宜工作温度及工作状况

    浙江造富阀门有限公司

    2018-10-18 10:19:52

      阀门设计和选材时必须重点考虑的问题之一是阀门的工作温度。为了规范阀门主体材料的适宜工作温度,从各种类型的阀门用钢和合金牌号的材料性能方面对我国石油化工、化工、化肥、电力及冶金等行业用的阀门主体材料的适宜工作温度及相关要求作出了明确的规定,供阀门产品设计、制造及检验时用。另外,从技术管理和生产管理及物资采购等方面考虑,对每种类型的钢应选用综合性能良好的,不宜选用过多的钢号和合金牌号,以防造成混乱。

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      阀门主体零件适宜工作温度介绍??

      1 概述

      阀门设计和选材时必须重点考虑的问题之一是阀门的工作温度。为了规范阀门主体材料的适宜工作温度,从各种类型的阀门用钢和合金牌号的材料性能方面对我国石油化工、化工、化肥、电力及冶金等行业用的阀门主体材料的适宜工作温度及相关要求作出了明确的规定,供阀门产品设计、制造及检验时用。另外,从技术管理和生产管理及物资采购等方面考虑,对每种类型的钢应选用综合性能良好的,不宜选用过多的钢号和合金牌号,以防造成混乱。

      2 低温工况

      2.1超低温阀门材料

      超低温阀门〔-254(液氢)~-101℃(乙烯)〕主体材料必须选用面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜合金或铝合金,其热处理后的低温力学性能,特别是低温冲击韧性必须达到标准的要求。??

      下列奥氏体不锈钢可用于制造超低温阀门。ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L,ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D(兰州高压阀门厂设计,工厂标准代号GFQ81-93)。超低温阀门的阀体、阀盖、闸板或阀瓣等在精加工前,必须在液氮(-196℃)中进行深冷处理。

      2.2低温阀门材料

      适用于低温阀门(-100~-30℃)的主体材料有低温奥氏体不锈钢和低温承压件用铁素体和马氏体钢。??

      低温用奥氏体不锈钢有ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3,ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L,ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D。??

      低温承压件用铁素体和马氏体钢有ASTM A352 LCA(-32℃)、LCB、LCC(-46℃)、LC1(-59℃)、LC2、LC211(-73℃)和LC3(-100℃)。??

      ASTM A352标准中的材料初级价格较低,但是其冶炼时化学成分必须有可靠且要求十分严格的工厂内控标准。其热处理工艺复杂,需要多次作调质处理,方能达到标准要求的低温冲击韧性的要求,生产周期长。低温冲击韧性达不到标准要求时,不允许投料作低温钢使用。因此,只有在生产批量大,并且可成炉冶炼时才采用,而在一般情况下选用奥氏体不锈钢。

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      3 非腐蚀工况

      阀门工作介质为水、蒸汽、空气和油品等非腐蚀性物质时,一般采用碳素钢。阀门用碳素钢系指ASTM A216标准中的WCB、WCC铸钢和ASTM A105锻钢。阀门用碳素钢适宜工作温度为-29~425℃。但是为了安全,考虑到介质的工作温度有可能波动,因此,一般碳素钢的使用温度不应超过400℃。??

      4 腐蚀工况

      阀门选用的Cr-Mo高温铸钢主要是采用ASTM A217标准中的WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo),其对应的轧材分别为ASTM A182中的F11、F22和F5。?

      ?⑴ 低铬级铬-钼钢??

      低铬级铬-钼钢有WC6、WC9、F11和F22,其适用的工作介质为水、蒸汽和氢气,不宜用于含硫油品。WC6和F11适宜工作温度为-29~540℃,WC9和F22适宜工作温度为-29~570℃。??

     ?、?铬五钼高温钢??

      铬五钼高温钢有C5(ZG1Cr5Mo)和F5,其适用的工作介质为水、蒸汽、氢气和含硫油品等。??

      C5(ZG1Cr5Mo)如果用于水蒸汽时,其最高工作温度为600℃。用于含硫油品等工作介质时,其最高工作温度为550℃。因此,规定C5(ZG1Cr5Mo)的工作温度为≤550℃。??

      5 高温工况

      高温工况阀门主要是指炼油厂用的高温阀门。??

      5.1亚高温

      亚高温是指阀门的工作温度在325~425℃区域。如果介质是水和蒸汽时,主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。如果介质是含硫油品时,主要用具有抗硫化物腐蚀的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等。它们多用在炼油厂的常减压装置和延迟焦化装置上,此时CF8、CF8M、CF3及CF3M材质的阀门不是用于抗酸溶液腐蚀,而是用于含硫油品及油气管路上。在此工况中,CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工作温度上限为450℃。??

      5.2高温Ⅰ级

      阀门的工作温度为425~550℃时为高温Ⅰ级(简称PI级)。PI级阀门的主体材料为ASTM?? A351标准中的CF8为基形的“高温Ⅰ级中碳铬镍稀土钛优质耐热钢”。因PI级是特定的称呼,在这里包含了高温不锈钢(P)的概念。因此,如果工作介质为水或蒸汽时,虽然也可用高温钢WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃),在含硫油品时虽然也可用高温钢C5(ZG1Cr5Mo),但在这里不能称它们为PI级。

      5.3高温Ⅱ级

      阀门的工作温度为550~650℃,定为高温Ⅱ级(简称为PⅡ级)。PⅡ级高温阀门主要用于炼油厂的重油催化裂化装置,它包含用在三旋喷嘴等部位的高温衬里耐磨??闸阀。PⅡ级阀门的主体材料为ASTM A351标准中的CF8为基形的“高温Ⅱ级中碳铬镍稀土钛钽强化型耐热钢”。

      5.4高温Ⅲ级

      阀门的工作温度为650~730℃,定为高温Ⅲ级(简称为PⅢ级)。PⅢ级高温阀门主要是用在炼油厂的大型重油催化裂化装置上。PⅢ级高温阀门主体材料为ASTM?? A351标准中的CF8M为基形的“高温Ⅲ级中碳铬镍钼稀土钛钽强化型耐热钢”。

      5.5高温Ⅳ级

      阀门的工作温度为730~816℃,定为高温Ⅳ级(简称为PⅣ级)。将PⅣ级阀门的工作温度上限定为816℃是因为阀门设计选用的标准ASME B16.34压力-温度等级中提供的最高温度为816℃(1500℉)。另外,工作温度超过816℃以后,钢就接近进入了锻造温度区域,此时金属处于塑性变形区间,金属的可塑性好,难以承受高的工作压力和冲击力而保持不变形。PⅣ级阀门的主体材料为ASTM A351标准中的CF8M为基形“高温Ⅳ级中碳铬镍钼稀土钛钽强化型耐热钢”。CK-20及ASTM A182标准中F310(其中C含量≥0.050%)及F310H等耐热不锈钢。

      5.6 高温Ⅴ级

      阀门的工作温度?>816℃以上,称为高温Ⅴ级(简称为PⅤ级)。PⅤ级高温阀门(作切断用阀门,而非调节型蝶阀类的阀门)必须采用特殊的设计手段,如衬隔热衬里或通水或气冷却等,方能保证阀门的正常工作。所以,对PⅤ级高温阀门的工作温度上限不作规定,这是因为控制阀门的工作温度不是仅靠材料,而是用特殊的设计手段来解决的,而设计手段的基本原理是一样的。PⅤ级高温阀门可根据其工作介质和工作压力及采用的特殊设计方法等,选用合理的、能满足该阀门的材料。在PⅤ级高温阀门中,通常烟道插板阀或蝶阀的插板或蝶板常选用ASTM A297标准中的HK-30,HK-40高温合金,它们能在1150℃以下抗氧化和还原性气体中耐蚀,但不能承受冲击和高压载荷。

      6 结语

      在技术快速发展的今天,阀门的主体材料日趋多样化,高参数化。阀门所对应的工作介质也更加复杂,工作温度要求更高。了解各类阀门用钢及合金的性能及其适宜的工作温度,是设计、制造、采购及使用阀门的有关科技人员和操作者必须掌握的知识。特别是材料的使用温度不能超过其适宜工作温度,否则会引起可怕的严重事故。


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