選擇閥門主要零件的材料,首先應考慮到工作介質的物理性能(溫度、壓力)和化學性能(腐蝕性)等。同時還應了解介質的清潔程度(有無固體顆粒)。除此之外,還要參照國家和使用部門的有關規定和要求。

許多種材料可以滿足閥門在多種不同工況的使用要求。但是,正確的、合理的選擇閥門的材料,可以獲得閥門較經濟的使用壽命和較佳的性能。

在閥門零件材料的劃分中,較一般的方法是按殼體所使用的材料劃分:如鑄鐵閥,殼體材料用灰鑄鐵、可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制成的閥門;鋼閥,殼體用碳素鋼、合金鋼或不銹耐酸鋼制成的閃;鈦閥,殼體用鈦合金制成的閥門;銅閥,殼體用銅合金制成的閥門;鋁閥,殼體用鋁合金制的閥門;塑料閥,殼體用塑料制成的閥門;陶瓷閥,殼體內襯有陶瓷的閥門,等等。

1、鑄鐵閥

鑄鐵閥以其價格低廉,制造工藝簡單,有較好的耐腐蝕性能,廣泛應用于國民經濟各個部門,是水道、建筑設備、煤氣設備、船舶、消防設備、石油化工設備、煉鐵設備、食品加工設備等不可缺少的管路附件。鑄鐵閥的工作溫度范圍通常中從環境(室溫)溫度到225℃以下。但是,由于灰鑄鐵是脆性材料,限制了鑄鐵閥的使用范圍。

在鑄鐵閥門中,由于可鍛鑄鐵和球鑄鐵內部顯微組織的改變,可鍛鑄鐵的組織近表層為鐵素體,中心部為珠光體,與軟鋼的組織大致相同。球墨鑄鐵是經過添加元素和變質處理,且在鑄過程中獲得球狀石墨,因此,其力學性能比普通灰鑄鐵要好得多,其使用工作壓力可更高些。

通常,鑄鐵閥門的使用范圍規定如下:

(1)當用于公稱壓力PN≤1.0MPa,工作溫度為—10~200℃,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為HT200、HT250、HT300、HT350的灰鑄鐵閥。

(2)當用于公稱壓力PN≤2.5MPa,工作溫度為—30~300℃,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10的可鍛鑄鐵閥。

(3)當用于公稱壓力PN≤4.0MPa,工作溫度為—30~350℃,工作介質為水、海水、蒸汽、空氣、煤氣、油品等,通常選用牌號為QT400-15、QT450-10、QT500-7的球墨鑄鐵閥。

2、鋼閥

由于使用鋼材的種類不同,鋼閥所適用的介質也大不相同,盡管鋼閥的價格比較昂貴,但由于鋼是一種塑性材料,適用范圍廣,可以在多種介質中應用,如鎢、飽和蒸汽和熱蒸汽、高溫和低溫油品、液化氣體、腐蝕性強的介質等,因此應用非常廣泛。

碳鋼,由于其力學性能和綜合使用性能優異,因此,其使用范圍更廣,通常還包括鑄鐵閥及青銅閥(廣泛應用于—180℃以下)使用的工況條件。一般在重要的設備、裝置和管道上都采用堅固可靠的鋼制閥門。在介質為可燃性氣體、液體,毒性氣體、液體,易燃易爆性介質,壓縮氣體,液化氣體,動力裝置的管道上,以及其它類似的場合,必須使用鋼制閥門。

特碳鋼和低鎳合金鋼可用于工作溫度低于零度的工況,但不能使用到深冷的區域。用這些材料制造的閥門,可能適用于海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介質。

 耐腐蝕鋼材包括不銹鋼、特種不銹鋼、“蒙乃爾”合金,哈斯特洛依“B”,哈斯特洛依“C”,不銹耐酸鋼等。

不銹鋼耐酸鋼閥門可以廣泛應用于化工和食品行業。如輸關醋酸、硝酸、硫酸、堿、西漂白液、食品、果汁、碳酸、制革液和其它許多化工產品的管路上。超低碳奧氏體不銹耐酸鋼閥門,通常用于在低溫下輸送液態氣體,如天然氣、沼氣、氧氣和氫氣等。特種不銹鋼閥門有很好的耐腐蝕性能,通常用于輸送各種溫度和濃度的硫酸的管道和裝置上。“蒙乃爾”合金閥門,主要用于輸送堿、鹽溶液,食品和許多無機酸,特別是硫酸和氫氟酸的管道和裝置上。此外,這類閥門還可用于蒸汽和海水的管道上。鎳閥,對于堿和鹽溶液具有極強的耐腐蝕能力,通常用在產品輸送中,要求確保高純度的工況。“哈氏”合金閥門,主要用于輸送氯化銨、氯化鋅、硫酸鋁、硫酸銨、鹽酸等強腐蝕性介質的管道和裝置上

耐腐蝕材料制成的閥門,由于工藝復雜,價格昂貴,因此,在選 用時,應有足夠的依據,以便獲得較經濟的使用價什。

通常,各種鋼制閥門的使用范圍規定如下:

(1)用于公稱壓力PN≤32.00MPa,工作溫度為—30~450℃,工作介質為水、蒸汽、空氣、氨、氫氣、氮氣及石油產品等,通常選用牌號為WCA、WCB、WCC的碳素鋼;牌號為20、25、30、35的優質碳素結構鋼鍛件;或牌號為16Mn的低合金結構鋼鍛件。

(2)用于工作壓力PN≤17.00MPa,工作溫度小于或等于550℃,工作介質為蒸汽及石油產品等,通常選用牌號為ZG15Cr5Mo的鉻鉬鋼鑄件;牌號為ZG20Cr1Mo1V、ZG15Cr1Mo1V的鉻鉬釩鋼鑄件;牌號為1Cr5Mo的鉻鉬鋼鍛件,或牌號為12Cr1Mo1V,12Cr1Mo1VA的鉻鉬釩鋼鍛件。

(3)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度于或等于—196℃,工作介質為乙烯、丙烯、液態天然氣及液氮等。通常選用牌號為ZG0Cr18Ni19、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,或牌號為0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、00Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。

(4)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度小于等于200℃、工作介質為硝酸等,通常選用牌號為ZG0Cr18Ni9、ZGCr18Ni9、ZG0Cr18Ni9Ti,以及ZG1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,牌號為0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。

(5)用于公稱壓力PN≤6.4MPa,工作溫度小于等于200℃、工作介質為醋酸等,通常選用牌號為ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、的奧氏體不銹耐酸鋼鑄件,牌號為0Cr18Ni12Mo2Ti,1Cr18Ni12Mo3Ti的奧氏體不銹耐酸鋼鍛件。

用于制造閥門的鋼材牌號很多,采購人員在選擇閥門時,應根據工況條件,合理選擇不同材料的閥門。

3、有色金屬及其合金閥門

有色金屬及其合金包括銅合金、鋁合金以及鈦和鈦合金。鈦和鈦合金閥適用于腐蝕性介質和有特殊要求的閥門。

(1)銅合金閥:用于公稱壓力PN≤2.5MPa的水、海水、氧氣、空氣、油品等介質。當工作溫度為—40~250℃的蒸汽時,常選用牌號為ZCuSn3Zn11Pb4、ZCuSn10Zn2的鑄錫青銅;牌號為H62、HPb59-1的黃銅;牌號為QA19-2、QA19-4的鋁青銅。

(2)鋁合金閥:用于公稱壓力PN≤1.0MPa的腐蝕性介質工況時,常用牌號為ZL7、ZL10。

(3)鈦和鈦合金閥:工業純鈦和鈦合金有很好的耐腐蝕性能,它的相對密度小、強度高,低溫和高溫性能都較穩定,是一種很好的耐腐蝕閥門。但由于鈦和鈦合金閥的成本比較高,鑄造工藝性不好,目前僅有西安高壓閥門廠生產。

4、塑料閥門、陶瓷閥門

這兩種閥門都屬于非金屬材料閥門。非金屬材料閥門的較大特點是耐腐蝕性強,甚至有金屬材料閥門所不能具備的優點。非金屬材料的閥門品種較多,其性能亦有很大差異,一般用于公稱壓力PN≤1.6MPa,工作溫度不超過60℃的腐蝕性介質

閥門材質與應用

WCB 
碳鋼          
ASTM A216 
無腐蝕性應用,包括水,油和氣,
溫度范圍:-30oC至+425oC 

LCB 
低溫碳鋼     
ASTM A352
低溫應用,溫度低至-46oC
不能用于溫度高于+340oC的場合 

LC3 
3.5%鎳鋼    
ASTM A352
低溫應用,溫度低至-101oC
不能用于溫度高于+340oC的場合 

WC6 
1.25%鉻0.5%鉬鋼       
ASTM A217
無腐蝕性應用,包括水,油和氣,
溫度范圍:-30oC至+593oC 

WC9 
2.25鉻
ASTM A217 
無腐蝕性應用,包括水,油等級WC9和氣,
溫度范圍:-30oC至+593oC 

C5
5%鉻0.5%鉬
ASTM A217
輕度腐蝕性或侵蝕性應用及無腐蝕性應用,
溫度范圍:-30oC至+649oC 

C12 
9%鉻1%鉬
ASTM A217
輕度腐蝕性或侵蝕性應用及無腐蝕性應用,
溫度范圍:-30oC至+649oC 

CA6NM(4) 
12%鉻鋼
ASTM A487
腐蝕性應用,
溫度范圍:-30oC至+482oC 

CA15(4) 
12%鉻
ASTM A217
腐蝕性應用,
溫度范圍高達+704oC 

CF8M 3
16不銹鋼
ASTM A351
腐蝕性或超低溫或高溫無腐蝕性應用,
溫度范圍:-268oC至+649oC,
溫度+425oC以上要指定碳含量0.04%及以上 

CF8C 
347不銹鋼
ASTM A351
主要用于高溫,腐蝕性應用,
溫度范圍:-268oC至+649oC,
溫度+540oC以上要指定碳含量0.04%及以上
 
CF8 
304不銹鋼
ASTM A351
腐蝕性或超低溫或高溫無腐蝕性應用,
溫度范圍:-268oC至+649oC,
溫度+425oC以上要指定碳含量0.04%及以上 

CF3 
304L不銹鋼
ASTM A351
腐蝕性或無腐蝕性應用,
溫度范圍高達+425oC 

CF3M 
316L不銹鋼
ASTM A351
腐蝕性或無腐蝕性應用,
溫度范圍高達+454oC 

CN7M 
合金鋼
ASTM A351
具有很好的抗熱硫酸腐蝕性能,
溫度高達+425oC  

M35-1 
蒙乃爾
ASTM A494
可焊接等級。具有很好的抗所有普通有機酸和鹽水
腐蝕的性能。也具有很高的抗大多數堿性溶液腐蝕
的性能,溫度高達+400oC 

N7M 
哈斯特鎳合金B
ASTM A494
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,溫度
高達+649oC 

CW6M 
哈斯特鎳合金C
ASTM A494
具有很好的抗強氧化環境腐蝕的性能。在高溫下
具有很好的特性,對甲酸(蟻酸)、磷酸、亞硫酸
和硫酸具有很高的抗腐蝕性能,溫度高達+649oC 
 
CY40 
因科鎳合金
ASTM A494
在高溫應用中表現很好。對于強腐蝕流體介質
具有很好的抗腐蝕性能。