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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/T12229WCAWCBWCCZG205-415ZG250-485ZG275-485美国ASTMA216WCAWCBWCCUNSJ02502UNSJ03002UNSJ02503锻件中国GB/T69925 25Mn 35 40美国ASTMA105注
(1)表1中WCA、WCB、WCC是按美国标准表示的牌号,ZG205-
415、ZG250-
485、ZG275-485是按GB/T5631铸钢牌号表示方法分别对应WCA、WCB、WCC的牌号UNSJ
02502、UNSJ
03002、UNSJ02503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ASTMA216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API6D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API6D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)ASTMA105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ASTMA105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PN
16.0MPa、PN
32.0MPa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/T12230GB/T12230-89牌号GB/T12230-2005牌号
1.适用温度范围参照HG2063管法兰技术条件
2.GB12224-2005规定的适用温度如下 CF3≤427℃ CF3M≤454℃ CF
8、CF8M温度大于538℃时只能用 C≥
0.04%的材料 CF8C≤538℃ZG00Cr18Ni10ZG03Cr18Ni10-196~425ZG0Cr18Ni9ZG08Cr18Ni9-196~700ZG0Cr18Ni9TiZG08Cr18Ni9TiZG1Cr18Ni9TiZG12Cr18Ni9TiZG0Cr18Ni12Mo2TiZG08Cr18Ni12Mo2TiZG1Cr18Ni12Mo2TiZG12Cr18Ni12Mo2TiCF3CF3-196~425CF3MCF3MCF8CF8-196~700CF8MCF8MCF8CCF8C美国ASTMA351ASTM牌号UNS编号适用温度℃适用温度范围参照ASMEB
16.34CF3J92500≤425CF3MJ92800≤455CF8J92600≤816a.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ASMEB
16.34CF8MJ92900CF8CJ92710CG8MJ93000≤538 CF10J92950≤816ASMEB
16.34材料组中无此牌号,适用温度类比于CF
8、CF8M得出供参考CF10MJ92901 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/T4728GB/T1220JB/T4728牌号GB/T1220牌号 00Cr19Ni1000Cr19Ni10-196~42500Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2-196~7000Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni11Nb1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti0Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti美国ASTMA182ASTM牌号UNS编号适用温度℃a.F
304、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ASMEB
16.34 F304S30400≤816F316S31600F304LS30403≤425F316LS31603≤450F321S32100≤528F347S34700F317S31700≤816温度超过538℃时仅当C≥
0.04%才使用F304HS30409 F316HS31609 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/T2100ZG1Cr13-45~350按JIS8243许用应力表温度范围确定ZG2Cr13 美国ASTMA217ASTM牌号UNS编号-29~649CA15J91150按ASME许用应力表确定ASTMA743CA40J91153 棒材中国GB/T12201Cr13≤4502Cr13锻件美国ASTMA182ASTM牌号UNS编号适用温度℃F6aS41000-29~649按ASME许用应力表确定棒材ASTMA276410S41000420S42000 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ASTMA995CD3MWCuN CD4MCu≤315 ASTMA8904A锻件ASTMA182ASTM牌号UNS编号F51UNSS31803F53UNSS32750F55UNSS32760≤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/T9625ZG20CrMo≤510 ZG20CrMoV≤540ZG15Cr1Mo1V≤570ZG1Cr5Mo≤550JB/T5263WC1≤468铸件回火温度不应低于595℃WC6≤593WC9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ASTMA217ASTM牌号UNS编号适用温度℃CL150法兰端阀门适用温度≤538℃,其中WC
1、WC
6、WC
9、C
5、C12仅使用经正火和回火的材料日本电力标准E101规定
1.25Cr-
0.5MoWC6,
2.25Cr-1MoWC9最高使用温度为593℃,另WC
6、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 ≤468WC6J12072-29~648WC9J21890C5J42045C12J82090C12AJ84090锻件中国JB/T962615CrMo≤550 1Cr5Mo≤57012Cr1MoV15Cr1Mo1V美国ASTMA182ASTM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F11Class1K11597-29~593F22Class1K21590F1K12822-29~468 F5K41545-29~648F9K90941F91K90901F92K92460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1Cr
13、2Cr
13、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2Cr13HRC41~
47、3Cr13HRC46~52为宜国外标准中,如API
600、BS1873中对Cr13型密封面的硬度要求为最小HB250硬度差至少HB50,材料牌号为ASTMA182F6a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
①D507符合GBEDCr-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
②D507Mo 符合GBEDCrA2-15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
③D577铬锰型阀门,堆焊焊条符合GBEDCrMn-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STELLITEN
0.6 符合AWSECoCr-A、GBEDCoCr-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STELLITEN
0.12 符合AWSECoCr-B、GBEDCr-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STELLITEN
0.6焊丝符合AWS RCoCr-A也相当HS111,常温硬度HRC40~46;STELLITEN
0.12符合AWS RCoCr-B也相当HS112,常温硬度HRC45~50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、CF
3、316L、CF3M、FA
20、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13Cr13Cr/13Cr321321/32113Cr13Cr/STL321321/STL13CrSTL/STL321STL/STL13Cr13Cr/Monel1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti/1Cr18Ni9Ti17-4PHSTL/STL1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti/STL17-4PH17-4PH/17-4PH1Cr18Ni9TiSTL/STLMonelMonel/Monel1Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo2Ti/1Cr18Ni12Mo2Ti304304/3041Cr18Ni12Mo2Ti1Cr18Ni12Mo2Ti/STL304304/STL1Cr18Ni12Mo2TiSTL/STL304STL/STL20号合金20号合金/20号合金316316/316HastelloyBHastelloyB/HastelloyB316316/STLHastelloyCHastelloyC/HastelloyC316STL/STLF51F51/F51304L304L/304LF51F51/STL304L304L/STL38CrMoALASTL/STL304LSTL/STL25Cr2Mo1VASTL/STL316L316L/316L4Cr10Si2MoSTL/STL316L316L/STL4Cr14Ni14W2MoSTL/STL316LSTL/STLInconelInconel/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1Cr
13、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ASTMA182F6a ASTMA
276410、420GB/T12201Cr
13、2Cr13密封面GB/T1175ZCuZn25Al6Fe3Mn3铸铝黄铜ZCuZn38Mn2Pb2铸锰黄铜ZCuAl9Mn
2、ZCuAl10Fe3铸铝青铜GB/T12201Cr
13、2Cr
13、1Cr18Ni
9、1Cr18Ni9Ti HG2—538聚四氟乙烯(PTFE)适用范围参照表2-1 橡胶垫片GB/T3985XB
350、XB450橡胶石棉板GB/T25981Cr13/XB450缠绕式垫片GB/T39851Cr18Ni9/XB450填料HG2—538聚四氟乙烯(PTFE) JB/T6617柔性石墨环螺固件GB/T699螺栓35/螺母25GB/T3077/GB/T699螺栓30CrMo、35CrMo/螺母
35、45 。