鋼制閥門的內(nèi)件材料

內(nèi)件主要是指閥門關(guān)閉件的密封面和閥桿、襯套（上密封座），在國(guó)外常以trim表示內(nèi)件。

內(nèi)件材料的選用原則是根據(jù)主體材料的情況、介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及零件所起的作用、受力情況綜合考慮的。對(duì)于常規(guī)的通用閥門在標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定了內(nèi)件材料或規(guī)定了幾種材料由設(shè)計(jì)者根據(jù)具體情況選用。對(duì)于一些有特殊要求的閥門，如高溫、高壓、介質(zhì)有腐蝕等工況條件，則需按工況條件選擇內(nèi)件材料。

1、關(guān)閉件密封面材料

關(guān)閉件即閘板（閥瓣）、閥座。關(guān)閉件的密封面是閥門的主要工作面之一，材料選擇是否合理以及它的質(zhì)量狀況直接影響閥門的功能和使用壽命。

1.1 關(guān)閉件密封面的工作條件

由于閥門用途十分廣泛，因此閥門密封面的工作條件差異很大。壓力可以從真空到超高壓，溫度可以從-269℃到816℃，有些工作溫度可達(dá)1200℃，工作介質(zhì)從非腐蝕介質(zhì)到各種酸堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。從密封面的受力情況來看，它受擠壓和剪切。從磨擦學(xué)的角度來看，有磨拉磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕等等。因此，應(yīng)該根據(jù)不同的工作條件選擇相適應(yīng)的密封面材料。

（1）磨粒磨損

磨粒磨損是指粗糙的硬表面在軟表面上滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的磨損。硬材料壓入較軟的材料表面，在接觸表面就會(huì)劃出一條微小的溝槽，此溝槽所脫落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推離物體的表面。

（2）腐蝕磨損

金屬表面腐蝕時(shí)產(chǎn)生一層氧化物，這層氧化物通常覆蓋在受到腐蝕作用的部位上，這樣就能減慢對(duì)金屬的進(jìn)一步腐蝕。但是，如果發(fā)生滑動(dòng)的話，就會(huì)清除掉表面的氧化物，使裸露出來的金屬表面受到進(jìn)一步的腐蝕。

（3）表面疲勞磨損

反復(fù)循環(huán)加載和卸載會(huì)使表面或表面下層產(chǎn)生疲勞裂紋，在表面形成碎片和凹坑，最終導(dǎo)致表面的破壞。

（4）沖蝕

材料的損環(huán)是由銳利的粒子沖撞物體而產(chǎn)生的，它與磨粒磨損相似，但表面很粗糙。

（5）擦傷

擦傷是指密封面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，材料因摩擦引起的破壞。

1.2 對(duì)密封面材料的要求

理想的密封面要耐腐蝕、抗沖蝕、耐擦傷、有足夠的擠壓強(qiáng)度、在高溫下有足夠的抗氧化性和抗熱疲勞性、密封面與本體有相近的線膨脹系數(shù)、有良好的焊接性能與加工性能。

上述的這些對(duì)密封面材料的要求只是個(gè)理想狀態(tài)，不可能有這樣十全十美的材料。因此，選材要視具體情況解決主要矛盾。

1.3 密封面材料的種類

常用的密封面材料分為兩大類：軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料。軟質(zhì)材料為各種橡膠、尼龍、氟塑料等。硬質(zhì)材料為各種金屬和合金。

1.3.1軟質(zhì)材料

注：（1）表中的適用溫度是推薦性的安全使用溫度,根據(jù)密封面結(jié)構(gòu)和受力的不同適用溫度也不盡相同。

（2）表中的適用溫度范圍是這類產(chǎn)品的一般范圍，每種產(chǎn)品都有多種牌號(hào)，適用溫度也不盡相同。此外，使用場(chǎng)合不同推薦的使用溫度范圍也不同。

（3）表中的名稱是這類材料的統(tǒng)稱，每種都有幾個(gè)牌號(hào)，性能也不一樣，如尼龍就有尼龍1010、尼龍6、尼龍66等等。丁腈橡膠有丁腈18、丁腈26、丁腈40等，選用時(shí)要注意不同牌號(hào)的性能。

（4）氟塑料具有冷流傾向，即應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)開始流動(dòng)，例如聚四氟乙烯如果在結(jié)構(gòu)上沒有考慮保護(hù)措施，在一定應(yīng)力下即會(huì)流動(dòng)、失效。

（5）表中的推薦適用的介質(zhì)范圍也是攏統(tǒng)的，應(yīng)用時(shí)要查這些材料與某種介質(zhì)的相容性數(shù)據(jù)。

1.3.2 硬質(zhì)材料

硬質(zhì)材料的密封面主要是各種金屬如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金等。

1.3.2.1 銅合金

JB/T 5300《通用閥門 材料》中規(guī)定的灰鑄鐵閥、可鍛鑄鐵閥，球墨鑄鋼閥的銅合金密封面材料牌號(hào)有：鑄鋁黃銅ZCuZn25Al6Fe3Mn3、鑄錳黃銅ZCuZn38Mn2Pb2、鑄鋁青銅ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，當(dāng)然還有其它牌號(hào)如H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2鉛銻軸承合金）等。銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性都較好，但強(qiáng)度低，不耐氨和氨水腐蝕，適用介質(zhì)溫度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蝕、熔點(diǎn)低，強(qiáng)度低，適用于溫度≤70℃，PN1.6MPa氨閥。

1.3.2.2 鉻不銹鋼

鉻不銹鋼有較好的耐腐蝕性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蝕性介質(zhì)，溫度-29~425℃的碳素鋼閥門。但鉻不銹鋼耐擦傷性能較差，特別是在大比壓的情況下使用很易擦傷。試驗(yàn)表明比壓在20MPa下耐擦傷較好。對(duì)于高壓小口徑閥門常采用棒材或鍛件其牌號(hào)為1Cr13、2Cr13、3Cr13制作的整體閥瓣，密封面經(jīng)表面淬火（或整體淬火），其硬度值對(duì)2Cr13 HRC41～47、3Cr13HRC 46～52為宜。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中，如API 600 、BS 1873中對(duì)Cr13型密封面的硬度要求為最小HB 250硬度差至少HB 50，材料牌號(hào)為ASTM A 182 F6a。對(duì)于大口徑閥門其密封面往往采用堆焊下面介紹幾種堆焊焊條。

① D507符合GB EDCr-A1-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼。焊層有空淬特性，一般不需熱處理，硬度均勻，亦可在750～800℃退火軟化。當(dāng)加熱至900～1000℃空冷或油淬后可重新硬化。焊前須將工件預(yù)熱至300℃以上（也有資料介紹不需預(yù)熱《閥門堆焊技術(shù)》），焊后空冷HRC≥40。焊后如進(jìn)行不同熱處理可獲得相應(yīng)硬度。

② D507Mo 符合GB EDCrA2-15 堆焊金屬為1鉻13半鐵素體高鉻鋼，有空淬特性，焊前不預(yù)熱，焊后不處理，焊后空冷HRC≥37。

③ D577鉻錳型閥門，堆焊焊條符合GB EDCrMn-C-15，焊前不預(yù)熱，焊后不處理，抗裂性好，HRC≥28，與堆507鉬配合使用。

說明：

（1）D507Mo和D577兩種焊條是為了代替Cr13型焊條，堆焊有硬度差的閥門密封面而配套研制的。D507Mo堆焊金屬硬度較高，用于閘板；D577堆焊金屬硬度較低，用于堆焊閥體或閥座密封面。兩者組成的密封面可獲得良好的抗擦傷性能。

（2）堆焊層的高度加工后應(yīng)在5mm以上，以保證硬度和成份穩(wěn)定。

（3）堆焊要按焊接工藝規(guī)定操作，焊接電流不可過大以防止焊條成份發(fā)生變化影響焊接質(zhì)量。

1.3.2.3 硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金中最常用的是鈷基硬質(zhì)合金也稱鈷鉻鎢硬質(zhì)合金。它的特點(diǎn)是耐腐蝕、耐磨、抗擦傷，特別是紅硬性好，即在高溫下也能保持足夠的硬度，此外加工工藝性適中，其許用比壓80～100MPa，國(guó)外資料介紹155MPa。適用溫度范圍-196℃～650℃，特殊場(chǎng)合可達(dá)816℃。但是，它在硫酸、高溫鹽酸中不耐腐蝕。在一些氯化物中也不耐腐蝕。

常用牌號(hào)：STELLITEN0.6 符合AWSECoCr-A 、GB EDCoCr-A-03，也相當(dāng)D802，焊前根據(jù)工件大小進(jìn)行250～400℃預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度250℃，焊后600～750℃保溫1～2小時(shí)后隨爐緩冷或?qū)⒐ぜ糜诟稍锖皖A(yù)熱的沙缸或草灰中緩冷。

其它牌號(hào)還有STELLITEN0.12 符合AWSECoCr-B 、GB EDCr-B-03，也相當(dāng)D812，焊后其硬度HRC≥41。

以上兩種是鈷基硬質(zhì)合金電焊條。鈷基硬質(zhì)合金還有焊絲，可以進(jìn)行氧—乙炔堆焊或鎢極氬弧焊，牌號(hào)：STELLITE N0.6焊絲符合AWS：RCoCr-A也相當(dāng)HS 111 ，常溫硬度HRC 40～46；STELLITEN0.12符合AWS：RCoCr-B也相當(dāng)HS 112 ，常溫硬度HRC 45～50。

硬質(zhì)合金（鈷基）焊接都要對(duì)工件預(yù)熱，焊時(shí)控制層間溫度焊后處理，要根據(jù)焊接工藝或焊條說明書施焊。

1.3.2.4 等離子噴焊密封面

等離子噴焊用的是合金粉末，類型有鐵基合金粉末、鎳基合金粉末和鈷基合金粉末。噴粉有許多優(yōu)點(diǎn)，省材料、質(zhì)量好，但需要設(shè)備投資。

1.3.2.5 表面處理后作密封面

有些閥類的關(guān)閉件不能堆焊，如球閥的球體。如果是Cr不銹鋼制的球體可通過熱處理來提高表面硬度，如果是奧氏體鋼制作的球體由于其表面很軟就要用表面處理的方法來提高表面硬度，在提高硬度的同時(shí)還要考慮處理后表面的耐蝕性。的表面處理辦法有：鍍硬鉻、化學(xué)鍍鎳、鍍鎳磷合金、氮化、多元復(fù)合氮化、噴涂等。

1.3.2.6 不銹鋼密封面

不銹鋼密封面大多為以本體材料作密封面，即304或CF8的閥體在其上直接作出密封面，除了304、CF8外還有316、CF8M、304L、CF3、316L、CF3M、FA20、CN7M等。

1.3.2.7 其它密封面材料

文章鏈接：http://www.klevalve.com/jsxw/1261.htm