阀门材质的选择及注意事项

选择阀门主要零件的材质，首先应考虑到工作介质的物理性能（温度、压力）和化学性能（腐蚀性）等。同时，还应了解介质的清洁程度（有无固体颗粒）。除此之外，还要参照国家和使用部门的有关规定和要求。

许多种材料可以满足阀门在多种不同工况的使用要求。但是，正确、合理地选择阀门的材料，可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。

阀门的材质，种类繁多，适用于各种不同工况。现把常用的壳体材质、内件材质和密封面材质介绍如下。

每一种材料应按建议使用的温度和工作条件，从上述列举的力学性能Ｒ_ｍ、Ｒ_ｅＬ、Ａ、Ｚ应从２０℃到比建议采用的工作温度高５０℃的温度范围内进行测试，对于冲击韧性应从材料脆性临界温度到上述的温度范围内进行测试。

在高温下工作的材料应具有蠕变和持久强度的实验数据，并能按曲线外推到１０^５ｈ。

对于必须焊接的材料，应提供焊接工艺评定的数据，并要经过同母材一样的试验。对焊接件的力学性能试验，应根据相应标准的要求进行。

同样应提供有关材料的物理力学性能方面的资料：各种温度下的弹性模量，在相应的温度间隔内的平均热膨胀系数，在相应温度下的热导率。

当根据技术要求需采用合金钢铸件时，应检验其力学性能和化学成分，还应进行金相分析并检验抗晶间腐蚀能力。

用奥氏体钢制成的紧固件（螺栓、双头螺柱、螺母）也应当用与法兰同样等级的奥氏体钢来制造。当工作温度不高于５０℃时，或者当结构的工作能力由计算或实验数据得到证实时，容许采用不同线胀系数的材料来制做紧固件。螺母和双头螺栓（螺栓）应具有不同的硬度。用来做紧固件的合金钢应经过热处理。

１）碳素结构钢：原称普通碳素钢。过去其钢号按ＧＢ/Ｔ ２２１—２００８的规定分为甲、乙、特三类钢。现在改为以钢材屈服点命名，在ＧＢ/Ｔ ７００—２００６中的钢号表示如下：

① 钢号冠以“Ｑ”，后面的数字表示屈服强度值（ＭＰａ）。例如：Ｑ２３５，其Ｒ_ｅＬ为２３５ＭＰａ。

② 必要时钢号后面可以标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级的符号分为：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ。脱氧方法符号：Ｆ—沸腾钢；ｂ—半镇静钢；Ｚ—镇静钢；ＴＺ—特殊镇静钢。例如：Ｑ２３５ＡＦ，表示Ａ级沸腾钢；又如：Ｑ２３５ＣＺ和Ｑ２３５ＤＴＺ，分别表示Ｃ级镇静钢和Ｄ级特殊镇静钢，在实际应用时可省略为Ｑ２３５Ｃ和Ｑ２３５Ｄ。

２）优质碳素结构钢：

① 钢号开头的两位数字表示钢的含碳量，以平均碳含量×１００表示，如平均碳含量为０.４５%的钢，钢号为４５。

② 锰含量较高的[ｗ（Ｍｎ）０.７０%～１.００%]优质碳素结构钢，应标出Ｍｎ，如５０Ｍｎ。用ＡＬ脱氧的镇静钢应标出ＡＬ，如０８ＡＬ。

③ 镇静钢不加“Ｚ”，沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出。如平均碳含量为ｗ（Ｃ）０.１０%的半镇静钢，其钢号为１０ｂ。

④ 高级优质碳素结构钢在钢号后加“Ａ”，特级优质碳素结构钢在钢号后加“Ｅ”。

３）低合金高强度钢：

① 钢号冠以“Ｑ”，和碳素结构钢的现行钢号相统一。后面的数字表示Ｒ_ｅＬ值，分为五个强度等级。

② 在强度等级系列中又有Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ五个质量等级。如原１６Ｍｎ钢，现称为Ｑ３４５；如属Ｄ级，则新钢号为Ｑ３４５-Ｄ。又如原１５ＭｎＴｉ钢，新钢号为Ｑ３９０。

③ 对于专业用低合金高强度钢，在标准未修订以前，仍沿用旧钢号加后缀。如１６Ｍｎ钢，用于汽车大梁的专用钢种为“１６ＭｎＬ”，压力容器的专用钢种为“１６ＭｎＲ”，而用于桥梁的专用钢种，在ＧＢ/Ｔ ７１４—２０００中钢号为“Ｑ３４５ｑ”，即旧钢号１６Ｍｎｑ。

４）合金结构钢：

① 钢号开头的两位数字表示钢的含碳量，以平均碳含量×１００表示。

② 钢中主要合金元素含量（质量分数），除个别微量元素外，一般以百分之几表示。当平均含量＜１.５%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易至混淆者，在元素符号后亦可以标数字“１”，如钢号“１２ＣｒＭｏＶ”和“１２Ｃｒ１ＭｏＶ”，前者铬含量为０.４%～１.６%，后者为０.９%～１.２%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥１.５%、≥２.５%、≥３.５%、…时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为２、３、４、…等，如３６Ｍｎ２Ｓｉ。

③ 钢中的钒、钛、铝、硼、稀土等合金元素，均属微量合金元素，虽然含量很低，仍应在钢中表示出。如２０ＭｎＶＢ钢中，钒为０.０７%～０.１２%，硼为０.００１%～０.００５%。

④ 高级优质钢应在钢号最后加“Ａ”，以区别于一般优质钢。钢号举例如１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ。

⑤ 专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如：铆螺专用的３０ＣｒＭｎＳｉ钢，钢号表示为ＭＬ３０ＣｒＭｎＳｉ。又如：保证淬透性钢，在钢号后缀标出“Ｈ”。

５）不锈钢和耐热钢：

① 不锈钢和耐热钢钢号由合金元素符合和数字组成。对钢中主要合金元素含量以百分之几表示，而对钛、铌、锆、氮、……等，则按照合金结构钢对微量合金元素的表示方法标出。

② 对钢号中的碳含量的表示方法，在新的牌号表示方法中作了修订，一般用二位数字表示平均碳含量的千分之几；当碳含量上限小于０.１%时，以“０６”表示。例如：平均碳含量ｗ（Ｃ）为０.２０%，铬含量ｗ（Ｃｒ）为１３%的不锈钢，其钢号为２０Ｃｒ１３；碳含量ｗ（Ｃ）≤０.０８%，平均铬含量ｗ（Ｃｒ）为１９%，镍含量ｗ（Ｎｉ）为１０%的不锈钢，其钢号为０６Ｃｒ１９Ｎｉ１０。(www.xing528.com)

③ 当钢中平均碳含量ｗ（Ｃ）≥１.００%时采用二位数字表示；当碳含量ｗ_Ｃ上限不大于０.０３%而大于０.０１%时，以“０３”表示（超低碳）；当碳含量ｗ_Ｃ上限不大于０.０１%时，以“０１”表示（极低碳）。例如：平均碳含量ｗ_Ｃ为１.１０%，铬含量ｗ_Ｃｒ为１７%的高铬不锈钢，其钢号为１１Ｃｒ１７；碳含量ｗ_Ｃ上限为０.０３%，平均铬含量ｗ_Ｃｒ为１９%，镍含量ｗ_Ｎｉ为１０%的超低碳不锈钢，其钢号为０３Ｃｒ１９Ｎｉ１０；碳含量ｗ_Ｃ上限为０.０１%，平均铬含量ｗ_Ｃｒ为１９%，镍含量ｗ_Ｎｉ为１１%的极低碳不锈钢，其牌号为０１Ｃｒ１９Ｎｉ１１。

④ 耐热钢钢号的表示方法和不锈钢相同。

⑤ 易切削不锈钢和易切削耐热钢钢号冠以字母“Ｙ”，字母后面的钢号表示方法和不锈钢相同。

６）焊接用钢：

① 焊接用钢包括焊接用碳素钢、焊接用低合金钢，焊接用合金结构钢、焊接用不锈钢等，其钢号均沿用各自钢类的钢号表示方法，同时需在钢号前冠以字母“Ｈ”，以示区别。如Ｈ０８、Ｈ０８ＭｎＺＳｉ、Ｈ１Ｃｒ１８Ｎｉ９。

② 某些焊丝在按硫、磷含量分等级时，用钢号后缀表示，例如：Ｈ０８Ａ、Ｈ０８Ｅ、Ｈ０８Ｃ。后缀Ａ—ｗ_Ｓ，ｗ_Ｐ≤０.０３%；Ｅ—ｗ_Ｓ，ｗ_Ｐ≤０.０２%；Ｃ—ｗ_Ｓ；ｗ_Ｐ≤０.０１５%；未加后缀者—ｗ_Ｓ；ｗ_Ｐ≤０.０３５%。

７）高温合金：

① 变形高温合金的牌号采用字母“ＧＨ”加４位数字组成。第１位数字表示分类号，其中：１—固溶强化型铁基合金；２—时效硬化型铁基合金；３—固溶强化型镍基合金；４—时效硬化型镍基合金。第２～４位数字表示合金的编号，与旧牌号（ＧＨ＋２或３位数字）的编号一致。

② 铸造高温合金的牌号采用字母“Ｋ”加３位数字组成。第１位数字表示分类号，其含意同上。第２～３位数字表示合金的编号，与旧牌号（Ｋ＋２位数字）的编号一致。

８）耐蚀合金：

① 耐蚀合金牌号采用前缀字母加三位数字组成。ＮＳ—变形耐蚀合金，如ＮＳ３１２；ＨＮＳ—焊接用耐蚀合金，如ＨＮＳ１１２；ＺＮＳ—铸造耐蚀合金，如ＺＮＳ１１３。

② 牌号前缀字母后的三位数字涵义如下：第１位数字表示分类号，与变形高温合金相同；第２位数字表示合金系列，其中：１—ＮｉＣｒ系合金；２—ＮｉＭｏ系合金；３—ＮｉＣｒＭｏ系合金；４—ＮｉＣｒＭｏＣｕ系合金。第３位数字为合金序号。

９）铸钢：

① 主要以力学性能表示的牌号。这类牌号的主体结构为：前缀字母“ＺＧ”＋两组力学性能值（数字）。需要时可附加后缀字母或补充前缀字母。ａ.一般工程用碳素铸钢的牌号，如ＺＧ２００-４００；ｂ.焊接结构用碳素铸钢的牌号，如ＺＧ２００-４００Ｈ；ｃ.一般工程与结构用低合金铸钢的牌号，如ＺＧＤ３４５-５７０。

② 以化学成分表示的牌号。这类牌号的主体结构为前缀字母“ＺＧ”＋化学元素符号及其含量。需要时可符加后缀符号（数字或字母）。ａ.工程结构用中、高强度不锈铸钢的牌号，如ＺＧ２０Ｃｒ１３；ｂ.不锈耐蚀铸钢的牌号，如ＺＧ１Ｃｒ１８Ｎｉ９；应当注意：不锈铸钢碳含量的表示方法有所不同，这可能与两个标准颁布的年份不同有关，有待今后调整；ｃ.耐热铸钢的牌号，如ＺＧ４０Ｃｒ９Ｓｉ２；ｄ.高锰铸钢的牌号，如ＺＧＭｎ１３-１；使用时应注意：我国高锰钢的三个标准（ＧＢ、ＪＢ、ＹＢ）中，有些看似相同的牌号，其实化学成分不完全相同，如行业标准（ＹＢ）的ＺＧＭｎ１３-４虽与行业标准（ＪＢ）的ＺＧＭｎ１３-４相当，但确不同于国标（ＧＢ）的ＺＧＭｎ１３-４。而国标（ＧＢ）的ＺＧＭｎ１３-４相当于行业标准（ＹＢ）的ＺＧＭｎ１３-５，又相当于行业标准（ＪＢ）的ＺＧＭｎ１３Ｃｒ２。这种暂时不协调的情况，有待今后调整；ｅ.承压铸钢的牌号，包括碳素铸钢、合金铸钢和不锈铸钢，其牌号主体结构与有关的各类铸钢相同；牌号的后缀字母：“Ａ”和“Ｂ”表示不同级别，“Ｇ”为高温用铸钢，“Ｄ”为低温用铸钢，如ＺＧ２４０-４５０ＢＧ、ＺＧ２０Ｃｒ２Ｍｏ１Ｄ。

另外，ＧＢ/Ｔ １２２２９—２００５ 《通用阀门 碳素钢铸件技术条件》、ＧＢ/Ｔ １２２３０—２００５《通用阀门 不锈钢铸件技术条件》规定了用阀门的碳素钢和不锈钢铸件的钢号。这些钢号参考美国材料试验学会标准ＡＳＴＭ Ａ２１６/Ａ２１６ Ｍ—２００４、ＡＳＴＭ Ａ３５１/Ａ３５１ Ｍ—２００４而制订的。在ＪＢ/Ｔ ５２６３—１９９１《电站阀门铸钢件 技术条件》中，规定了电站阀门用铸钢件的钢号，这些钢号是参照美国材料试验学会标准ＡＳＴＭ Ａ２１７/Ａ２１７Ｍ而制定的。

以上这些钢的牌号和力学性能见表２-６。

表２-６ 阀门用铸钢的牌号和力学性能

③ 专门用途的铸钢牌号。熔模铸造用碳素铸钢的牌号，如ＲＺＧ２００-４００。其中：前缀字母“ＲＺＧ”表示熔模铸造用；后面两组数字分别表示屈服强度（ＭＰａ）和抗拉强度（ＭＰａ）。

１０）铸铁：在ＧＢ/Ｔ ５６１２—２００８《铸铁牌号表示方法》中，对铸铁规定了几种牌号表示方法，如主要以力学性能表示的牌号和以化学成分表示的牌号，或以两种表示方法组合的牌号等，铸铁牌号的主体结构为：前缀字母＋力学性能，或者前缀字母＋化学成分。各种铸铁的前缀字母（代号）及牌号表示方法实例如表２-７所示。

表２-７ 各种铸铁的前缀字母（代号）及牌号表示方法实例

（续）

对表中各种铸铁牌号表示方法实例再分类说明如下：

① 主要以抗拉强度表示的牌号，有灰铸铁和蠕墨铸铁，如ＨＴ１５０。

② 主要以抗拉强度和伸长率组合表示的牌号，有球墨铸铁和三种可锻铸铁，如ＱＴ４００-１０。

③ 主要以化学成分和抗拉强度组合表示的牌号，有耐磨铸铁，如ＭＴＣｕＭｏ-１７５。

④ 主要以化学成分表示的牌号，除了上述各种铸铁以外的其铸铁，如ＳＴＳｉ１５Ｃｒ４ＲＥ。

铸铁具有很好的铸造性能，但与钢相比，强度较低，又由于它是脆性材料，它的使用仅局限于低压和较低的温度领域内。