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WCB/LCB/LCC/WC6/WC在閥門中是什么材質(zhì)？ W,Wrought,鑄造；C-Carbonsteel碳鋼；A，B，C表示鋼種強(qiáng)度值由低到高 WCA,WCB,WCC表示的是碳鋼，ABC表示強(qiáng)度級(jí)別，一般常用WCB。WCB對(duì)應(yīng)的管道材質(zhì)應(yīng)為A106B，對(duì)應(yīng)鍛件材質(zhì)為A105。 WC6是合金鋼的鑄件，對(duì)應(yīng)管道材質(zhì)約為A355P11，鍛件為A182F11； 另外還有WC9，耐高溫合金鋼，對(duì)應(yīng)約為A355P22，鍛件對(duì)應(yīng)A182F22。 WC可焊性鑄件 LCB/LCC（ASTMA352）低溫碳鋼 ITCS為進(jìn)行沖擊韌性碳鋼;ImpactTestC=CarbonS=Steel（A350） Splitbody分體式，sideentry側(cè)裝（指執(zhí)行機(jī)構(gòu)）對(duì)應(yīng)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(tài) 國(guó)別 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 材料牌號(hào) 鑄件 中國(guó) GB/T12229 WCA WCB WCC ZG205-415 ZG250-485 ZG275-485 美國(guó) ASTMA216/A216M WCA WCB WCC UNSJ02502 UNSJ03002 UNSJ02503 鍛件 中國(guó) GB/T12228 GB/T699 2525Mn3540A105 美國(guó) ASTMA105/A105M A105 低溫鑄鋼件材料牌號(hào)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(hào) LCA LCB LCC LC1 LC2 LC2-1 LC3 LC4 LC9 CA6NM UNS編號(hào) 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(duì)照表（ASMEB16.5） ASTM鑄件 ASTM鍛件 對(duì)應(yīng)中國(guó)牌號(hào) 適用溫度℃ 適用介質(zhì) 碳鋼 A216WCB A105 20 -29~427 水、蒸汽、空氣，以及石油產(chǎn)品等 低溫碳鋼 A352LCB A350LF2 16Mn -46~343 低溫介質(zhì) A352LCC A350LF2 16Mn -46~343 低溫介質(zhì) 高溫合金鋼 A217WC1 A182F1 20MnMo -29~454 高溫高壓介質(zhì) A217WC6 A182F11 15CrMo -29~552 高溫高壓介質(zhì) A217WC9 A182F22 10Cr2Mo1 -29~593 高溫高壓介質(zhì) A217C5 A182F5 1Cr5Mo -29~650 腐蝕性高溫介質(zhì) A217C12 A182F9 Cr9Mo1 -29~593 高硫氧化性介質(zhì) 馬氏體不銹鋼 A217CA15 A182F6a 1Cr13 -29~371 450℃以上強(qiáng)度比304低 奧氏體不銹鋼（C≤0.08） A351CF8 A182F304 0Cr18Ni9 -196~537 腐蝕性介質(zhì) A351CF3 A182F304L -196~425 腐蝕性介質(zhì) A351CF8M A182F316 0Cr18Ni12Mo2Ti -196~537 腐蝕性介質(zhì) A351CF3M A182F316L -196~425 腐蝕性介質(zhì) 超低碳奧氏體不銹鋼（C≤0.03） A351CF3 A182F304L 00Cr18Ni10 -196~427 腐蝕性介質(zhì) A351CF3M A182F316L 00Cr18Ni14Mo2 -196~454 腐蝕性介質(zhì) 特殊合金 A351CN7M B462Gr.NO8020 (ALLOY20) -29~149 氧化性介質(zhì)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(qiáng)腐蝕性介質(zhì) 注：1）鍛造閥門閥體材質(zhì)組織致密，不容易有缺陷，結(jié)構(gòu)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(zhì)下選擇鍛件；鑄件一般只適用于中低壓，多用于標(biāo)準(zhǔn)化的成型閥門的批量生產(chǎn)上。 2）材料A351CF3M跟A182F316L區(qū)別:兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的材質(zhì)都是316不銹鋼。CF3M表示鑄件，常用作閥門材料。相對(duì)應(yīng)的鍛鋼代號(hào)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(zhì)選擇 制造閥門零件材料很多，包括各種不同牌號(hào)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(jù)下列因素來選擇： 1、工作介質(zhì)的壓力、溫度和特性。 2、該零件的受力情況以及在閥門結(jié)構(gòu)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(jié)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(zhì)�；诣T鐵常用牌號(hào)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(zhì)，常用牌號(hào)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(zhì)。常用牌號(hào)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(hào)有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)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(tài)天然氣，液氮等介質(zhì)，常用牌號(hào)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的閥門。 八、蒙乃爾合金：主要適用于氫氟介質(zhì)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(zhì) 殼體材質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn) 適用溫度/℃ 適用壓力/MPa 適用介質(zhì) 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(yīng)用，包括水，油和氣 低溫碳鋼（LCB、LCC） ASTMA352 -46～345 ≤32.0 低溫應(yīng)用 合金鋼（WC6、WC9） （C5、C12） ASTMA217 -29～595 -29～650 高壓 非腐蝕性介質(zhì) 腐蝕性介質(zhì) 奧氏體不銹鋼 ASTMA351 -196～600 腐蝕性介質(zhì) 蒙乃爾合金 ASTMA494 400 含氫氟酸介質(zhì) 哈氏合金 ASTMA494 649 稀硫酸等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì) 鈦合金 各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì) 鑄造銅合金 -273～200 氧氣、海水 塑料、陶瓷 ～60 ≤1.6 腐蝕性介質(zhì) 代碼 材質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn) 適用條件 溫度范圍 WCB 碳鋼 ASTMA216 無腐蝕性應(yīng)用，包括水，油和氣 -29℃～+425℃ LCB 低溫碳鋼 ASTMA352 低溫應(yīng)用 -46℃～+345℃ LC3 3.5%鎳鋼 ASTMA352 低溫應(yīng)用 -101℃～+340℃ WC6 1.25%鉻0.5%鉬鋼 ASTMA217 無腐蝕性應(yīng)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(yīng)用及無腐蝕性應(yīng)用 -30℃～+649℃ C12 9%鉻1%鉬 CA15(4) 12%鉻鋼 ASTMA217 腐蝕性應(yīng)用 +704℃ CA6NM(4) 12%鉻鋼 ASTMA487 腐蝕性應(yīng)用 -30℃～+482℃ CF8M 316不銹鋼 ASTMA351 腐蝕性或超低溫或高溫?zé)o腐蝕性應(yīng)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(yīng)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?zé)o腐蝕性應(yīng)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(yīng)用 +425℃ CF3M 316L不銹鋼 ASTMA351 腐蝕性或無腐蝕性應(yīng)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(jí)。具有很好的抗所有普通有機(jī)酸和鹽水腐蝕的性能。也具有很高的抗大多數(shù)堿性溶液腐蝕的性能 +400℃ N7M 哈斯特鎳合金B(yǎng) 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(qiáng)氧化環(huán)境腐蝕的性能。在高溫下具有很好的特性，對(duì)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(yīng)用中表現(xiàn)很好。對(duì)于強(qiáng)腐蝕流體介質(zhì)具有很好的抗腐蝕性能 第二節(jié)密封面材料 密封面是閥門最關(guān)鍵的工作面，密封面質(zhì)量的好壞關(guān)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(zhì)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(qiáng)腐蝕閥門） 4、鎳基合金（用于腐蝕性介質(zhì)） 第三節(jié)閥桿材料 閥桿在閥門開啟和關(guān)閉過程中，承受拉、壓和扭轉(zhuǎn)作用力，并與介質(zhì)直接接觸，同時(shí)和填料之間還有相對(duì)的摩擦運(yùn)動(dòng)，因此閥桿材料必須保證在規(guī)定溫度下有足夠的強(qiáng)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(zhì)溫度不超過300℃的水、蒸汽介質(zhì)時(shí)，一般選用A5普通碳素鋼(現(xiàn)Q275，A3為Q235)。 用于中壓和介質(zhì)溫度不超過450℃的水、蒸汽介質(zhì)時(shí)，一般選用35優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 二、合金鋼 用于中壓和高壓，介質(zhì)溫度不超過450℃的水、蒸汽、石油等介質(zhì)時(shí)，一般選用40Cr （鉻鋼）。 用于高壓、介質(zhì)溫度不超過540℃的水、蒸汽等介質(zhì)時(shí)，可選用38CrMoALA滲氮鋼。 用于高壓、介質(zhì)溫度不超過570℃的蒸汽介質(zhì)時(shí)，一般選用25Cr2MoVA鉻鉬釩鋼。 三、不銹耐酸鋼 用于中壓和高壓、介質(zhì)溫度不超過450℃的非腐蝕性介質(zhì)與弱腐蝕性介質(zhì)，可選用1Cr13、2Cr13、3Cr13鉻不銹鋼。 用于腐蝕性介質(zhì)時(shí)，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(zhì)溫度不超過600℃的高溫閥門時(shí)，可選用4Cr10Si2Mo馬氏體型耐熱鋼和4Cr14Ni14W2Mo奧氏體型耐熱鋼。 第四節(jié)閥桿螺母材料 閥桿螺母在閥門開啟和關(guān)閉過程中，直接承受閥桿軸向力，因此必須具備一定的強(qiáng)度。同時(shí)它與閥桿是螺紋傳動(dòng)，要求摩擦系數(shù)小，不生銹和避免咬死現(xiàn)象。 一、銅合金 銅合金的摩擦系數(shù)較小，不生銹，是目前普遍采用的材料之一。對(duì)于Pg<> 二、鋼 當(dāng)工作條件不允許采用銅合金時(shí)，可選用35、40等優(yōu)質(zhì)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(dòng)閥門上，帶有瓜形離合器的閥桿螺母，需要進(jìn)行熱處理獲得高的硬度或表面硬度。 2、工作介質(zhì)或周圍環(huán)境不適合選用銅合金時(shí)，如對(duì)銅有腐蝕的氨介質(zhì)。 選用鋼制閥桿螺母時(shí)，要特別注意螺紋的咬死現(xiàn)象。 第五節(jié)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(duì)防止介質(zhì)外流起關(guān)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(qiáng)度與沖擊韌性。 根據(jù)介質(zhì)壓力和溫度選擇緊固件材料時(shí)可按表選擇。 名稱 公稱壓力Pg(Mpa) 介質(zhì)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(shí)必須經(jīng)過熱處理。對(duì)緊固件有特殊耐腐蝕要求時(shí)，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(zhì)經(jīng)由閥桿和閥蓋填料室空間泄漏。 1、對(duì)填料的要求 1）耐腐蝕性好，填料與介質(zhì)接觸，必須能耐介質(zhì)的腐蝕。 2）密封性好，填料在介質(zhì)及工作溫度的作用下不泄漏。 3）摩擦系數(shù)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(zhì)填料及硬質(zhì)填料兩種： 1）軟質(zhì)填料：系由植物質(zhì)，即大麻、亞麻、棉、黃麻等，或由礦物質(zhì)，即石棉纖維，或由石棉纖維內(nèi)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(fā)展的柔性石墨填料材料。 植物質(zhì)填料常用于100℃以下的低壓閥門；礦物質(zhì)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(jié)構(gòu)介質(zhì)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(zhì)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(jié)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(jù)介質(zhì)、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(dá)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(zhì)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(hào)F表示方的，穿心或一至多層編結(jié)；Y表示圓的，中間是一扭制芯子，外邊是一至多層編結(jié)；N表示扭制的。 表5-3 三、墊片材料 墊片是用來充填兩個(gè)結(jié)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(zhì)從結(jié)合面間泄漏。 1、對(duì)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(qiáng)度，以保證密封。同時(shí)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(zhì)和硬質(zhì)兩種，軟質(zhì)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(zhì)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(yōu)質(zhì)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(dá)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(nèi)件常用材質(zhì) 內(nèi)件材質(zhì) 適用溫度/℃ 內(nèi)件材質(zhì) 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(hào)合金鋼(Co-Cr) -273～816 因科鎳爾合金 -240～649 化學(xué)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(yǎng) -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(hào)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(zhì) 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(zhì) 17-4PH -40～400 40～45HRC 具有輕微腐蝕但有沖蝕的介質(zhì) Cr13 -101~400 37～42HRC 具有輕微腐蝕但有沖蝕的介質(zhì) 司太立合金 -268~650 40～45HRC（常溫） 38HRC（650℃） 具有沖蝕和腐蝕性的介質(zhì) 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(qiáng)氧化性介質(zhì) 20號(hào)合金 -45.6~316 -253~427 氧化性介質(zhì)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(biāo)準(zhǔn) 材料牌號(hào) 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(huán) 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(guó)國(guó)際鎳公司(International鎳公司)開發(fā)的,其典型成分為70%Ni和30%Cu,它是鎳基耐蝕合金中應(yīng)用最廣泛的合金。 Monel合金既具有較高的強(qiáng)度和韌性,又具有優(yōu)良的抗還原酸及強(qiáng)堿介質(zhì)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(zhì)、堿鹽及還原性酸介質(zhì)的設(shè)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(zhì),但不抗含硫介質(zhì)和氧化性介質(zhì)(如硝酸,含氧量高的介質(zhì))的腐蝕,因?yàn)殒嚺c硫和氧有劇烈反應(yīng),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(qiáng)化合金的作用。其內(nèi)加入C,可改善合金的鑄造性能,但在常溫時(shí)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(jī)械性能,特別是Si的含量對(duì)Monel合金的機(jī)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(guó)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系中有各自的表示方法,為了便于使用和計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理,SAE(美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì))和ASTM(美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì))聯(lián)合發(fā)展了ASTM2SAE統(tǒng)一數(shù)碼系統(tǒng)(UnifiedNumbtringSystem2UNS)。在美國(guó)的UNS中,鎳合金有5種牌號(hào)的變形Monel合金,有固溶強(qiáng)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(hào)。 表1美國(guó)UNS中變形Monel合金化學(xué)成分 合金牌號(hào) 化學(xué)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(guó)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(hào)(表2),在美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)訂購牌號(hào)M3521或M230C;(b)為某一資料參數(shù);(c)HB最小為300。 表3QQ2N2288鑄造Monel合金 4應(yīng)用 M35-1,M35-2及QQ-N2-88中的A級(jí)和E級(jí)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(jí)(3.5%Si)Monel合金,因強(qiáng)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(huán)。D級(jí)(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(nèi)件兩大類型。整體Monel合金閥門是指閥門的殼體和內(nèi)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(chǎn)和氯堿廠高濃度氯堿液系統(tǒng)等工況中。 Monel合金內(nèi)件閥門系指閥門的殼體材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼,而閥門的內(nèi)件材質(zhì)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(tǒng)的低溫區(qū)域,其利用碳鋼對(duì)低溫(≤71℃)的無水氫氟酸(HF)有較好的抗腐蝕性能,但碳鋼長(zhǎng)期在該工況使用時(shí)會(huì)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(nèi)件材質(zhì)為Monel合金時(shí)可以保證閥門的密封性能,而且用Monel合金內(nèi)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(zhì)的工況中。閥門殼體材質(zhì)為不銹鋼的Monel合金內(nèi)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(nèi)件閥門從安全角度考慮要求選用壓力級(jí)為CL300磅級(jí),用于其他工況的Monel合金內(nèi)件閥門,壓力級(jí)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(shù)是決定能否生產(chǎn)出合格的Monel合金鑄件的關(guān)鍵,因?yàn)镸onel合金樹枝晶發(fā)達(dá),縮孔縮松率大,吸氣(吸氫,吸氧)傾向極大,還會(huì)與造型材料發(fā)生滲硫化學(xué)反應(yīng)(用呋喃樹脂自硬砂時(shí)),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(xiǎn)性介質(zhì)中,要求鑄件應(yīng)按A級(jí)管路用閥門進(jìn)行射線探傷檢驗(yàn)。雖然美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中指出,鑄造M35-1可焊,但實(shí)際上其可焊性極差,補(bǔ)焊的鑄件質(zhì)量難以保證。M35-1合金的密度為8163t/m3(20℃時(shí)),凝固收縮率21mm/m,合金熔點(diǎn)為1315～1345℃。M35-1、M35-2及QQ-N2-88的A級(jí)和E級(jí)是以鑄態(tài)交貨使用的。盡管鑄造Monel合金有許多牌號(hào),但用于鑄造Monel合金閥門鑄件時(shí),主要采用ASTMA494中的M35-1。 鑄造Monel合金和變形Monel合金在化學(xué)成分上的變動(dòng)很小(表4),但這種變動(dòng)對(duì)變形合金來說滿足了其較好的變形能力,而對(duì)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(shí)要用鑄造Monel合金牌號(hào),選用軋材時(shí)要用變形Monel合金牌號(hào)的理由。 表4閥門常用的鑄造和變形Monel合金化學(xué)成分(%) 6結(jié)語 現(xiàn)行的Monel合金美國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ASTM、SAE、AMS(美國(guó)航空材料標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))、MIL(美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn))、ANSI、ASME及QQ(美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn))等。對(duì)于同一牌號(hào)的Monel合金,采用不同的技術(shù)規(guī)范體系,不僅牌號(hào)的表示方法不同,而且其規(guī)范的編號(hào)和內(nèi)容也不完全相同。通常軍工產(chǎn)品采用MIL、QQ或AMS規(guī)范,民用產(chǎn)品采用ASTM和ASME規(guī)范〔6〕。 通用閥門材料 通用閥門材料API600規(guī)定的內(nèi)件材料組合 閥桿材料類型 硬度HB 密封面 密封件號(hào) 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(guī)定 2 18Cr-8Ni 不規(guī)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(guī)定/≥HB350 18Cr-8Ni-Mo 10 18Cr-8Ni-Mo 不規(guī)定 12或12A 18Cr-8Ni-Mo/HF 不規(guī)定/≥HB350 19Cr-29Ni 13 19Cr-29Ni 不規(guī)定 14或14A 19Cr-29Ni/HF 不規(guī)定/≥HB350 常用的內(nèi)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(hào)合金 20號(hào)合金/20號(hào)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(biāo)閥門用螺栓、螺母材料配對(duì) 螺栓 螺母 適用范圍 標(biāo)準(zhǔn) 牌號(hào) 標(biāo)準(zhǔn) 牌號(hào) ASTMA193 B7 ASTMA194 2H -29～425℃ B7M 2HM -29～425℃執(zhí)行NACE標(biāo)準(zhǔn)的抗硫閥 B16 7 -29～593℃ B8 8 -196～700℃ B8M 8M ASTMA320 L7 4 -46～101℃低溫閥