推广 热搜: 供暖  节能降耗  兰州市  北京  兰州  2018暖通展  地热  集中供热  地源热泵  燃气锅炉 

管道与阀门基础知识大全

   日期:2019-03-08     浏览:160    评论:0    
核心提示:管道管道器材,一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和紧固件以及其他管道组成件,例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。管道


管道

管道器材,一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和紧固件以及其他管道组成件,例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。

管道分类:

管子分类方法很多,按材质分类可分为金属管、非金属管和钢衬非金属复合管。非金属管主要有橡胶管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃钢管等。

铸铁管:

铸铁管是由生铁制成。按其制造方法不同可分为:砂型离心承插直管、连续铸铁直管及砂型铁管。按其所用的材质不同可分为:灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管。铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道。

焊接钢管:

焊接钢管,也称有缝钢管,一般由钢板或钢带卷焊而成。

按管材的表面处理形式分为镀锌和不镀锌两种。表面镀锌的发白色,又称为白铁管或镀锌钢管;表面不镀锌的即普通焊接钢管,也称为黑铁管。

镀锌焊接钢管,常用于输送介质要求比较洁净的管道,如生活用水、净化空气、仪表空气等;不镀锌的焊接钢管,可用于输送蒸汽、煤气、压缩空气和冷凝水等。

根据用户要求,焊接钢管在出厂时可分两种,一种是管端带螺纹的,另一种是管端不带螺纹的。管端带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为4~9m,不带螺纹的焊接钢管,每根管材长度为4~12m。

焊接钢管按管壁厚度不同,分为薄壁钢管、加厚钢管和普通钢管。工艺管道上用量最多的是普通钢管,其试验压力为2.0MPa。加厚钢管的试验压力为3.0MPa。

常用焊接钢管的规格范围为公称直径6~150mm。

无缝钢管:

无缝钢管,无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形,方形,矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道。是工业管道中用量最大,品种规格最多的管材,基本上分为流体输送用无缝钢管和带有专用性的无缝钢管两大类,前者是工艺管道常用的钢管,后者如锅炉专用钢管、裂化炉管和热交换器用钢管等。

按材质可分为碳素无缝钢管、铬钼无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压(0≤1.0MPa)、中压(1.0<10MPa=、高压(≥10MPa)三类。工艺管道常用的是流体输送用无缝钢管。

1.碳素无缝钢管,常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢,其规格范围为:热轧外径φ32~630mm,冷拔外径φ6~200mm,单根管长度4~12m,容许操作温度为-40~450℃,广泛用于输送各种对钢无腐蚀性的介质,如输送蒸汽、氧气、压缩空气、油品和油气等。

2.低合金钢无缝钢管,系指含一定比例合金元素的合金钢管。通常分为两种,一种是含有锰元素的低合金钢管,称为普通低合金钢管,如16Mn、15MnV等;另一种是含有铬、钼等元素的低合金钢管,称铬钼钢管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等,其规格范围为外径φ10~φ273mm,单根管长度4~12m,铬钼钢管适用温度范围为-40~550℃。低合金无缝钢管,多用于输送各种温度较高的油品、油气和腐蚀性不强的盐水、低浓度有机酸等。

3.不锈耐酸无缝钢管,根据铬、镍、钛各种金属的不同含量品种很多,有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti,在施工图上常用简化材质代号18-8来表示,适用温度范围为-196~700℃,在化工生产中用来输送各种腐蚀性较强的介质,如硝酸、醋酸和尿素等。

4.高压无缝钢管,其制造材质与上述无缝钢管基本相同,只是管壁比中低压无缝钢管厚,最厚的管壁达40mm。如化肥设备用高压无缝钢管规格为φ14×4(mm)~273×40(mm),单根管长度4~12m,适用压力范围10~32MPa,工作温度-40~400℃。在石油化工装置中用以上高压无缝钢管输送原料气、氢氮气、合成气、水蒸气、高压冷凝水等介质。

铜管:

铜管分紫铜管和黄铜管两种。制造紫铜管所用的材料牌号有T2、T3、T4和TUP等,含铜量较高,占99.7%以上;黄铜管的制造材料牌号有H62,H68等,都是锌和铜的合金,如H62黄铜管,其材料成份铜为60.5%~63.5%,锌为39.6%,其他杂质小于0.5%。

铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。拉制铜管外径为φ3~φ200mm,挤制铜管外径为φ32~φ280mm,壁厚1.5~5mm;铜板卷焊铜管的规格范围为外径φ155~φ505mm,供货方式有单根的和成盘的两种。

铜管的适用工作温度在250℃以下,多用于油管道、保温伴管和空分氧气管道。

钛管:

钛管是近年来新出现的一种管材,由于它具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强和耐低温等特点,常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。钛管是用TA1、TA2工业纯钛制造,适用温度范围为-140~250℃,当温度超过250℃时,其机械性能下降。常用钛管的规格范围为公称直径20~400mm。适用于低中压,低压管壁厚2.8~12.7mm,中压管壁厚3.7~21.4mm。钛管虽然具有很多优点,但因价格昂贵,焊接难度较大,尚未被广泛采用。

 

各种不锈钢的特性和用途:

 

管件:

在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管系形状各异、简繁不等,因此,管件的种类较多。常用的管件有弯头、三通、异径管、管接头、管帽等。

其他管件:

1.封头:是用于管端起封闭作用的堵头。常用的封头有椭圆形和平盖形两种。

2.凸台,也称管嘴,是自控仪表专业在工艺管道上的一次部件,是由工艺管道专业来安装,所以把凸台也列为管件。

3.盲板,其作用是把管道内介质切断。

法兰:

法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。如管道与工艺设备连接,管道上法兰阀门及附件的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性,又有可靠的密封性。

工艺管道所输送的介质,种类繁多,温度和压力也不同,因此对法兰的强度和密封,提出了不同的要求。为了满足工艺管道安装工程的需要,出现了很多种结构和压力不同的法兰。

 

 

法兰垫片:

泄漏是管法兰失效的主要形式,它与密封结构型式、被连接件的刚度、密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片是法兰连接的主要密封件,因而正确选用垫片也是保证法兰连接不泄漏的关键。法兰垫片根据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片,半金属垫片和金属垫片。

橡胶石棉垫:

橡胶石棉垫以石棉纤维、橡胶为主要原料再辅以橡胶配合剂和填充料,经过混合搅拌、热辊成型、硫化等工序制成。能适用于很多介质,如蒸汽、煤气、空气、盐水、酸和碱等。橡胶石棉垫的厚度,各专业还不统一,通常用3mm厚。公称直径小于100mm的法兰,其垫片厚度不超过2.5mm。

 

使用压力,用于光滑密封面法兰连接时不超过2.5MPa。工业常用的橡胶石棉垫有两种,一种是耐油橡胶石棉垫,适用于温度在200℃以下,公称压力在2.5MPa以下,输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫,使用温度可达350~380℃。另一种是中压橡胶石棉垫可使用于200℃,PN2.5MPa以下蒸汽、凝结水、水、空气等介质。

橡胶垫:

橡胶垫,是用橡胶板制作的垫片,它有一定的耐腐蚀性,常用于温度在60℃以下,压力不超过1.0MPa,输送低压水,酸和碱等介质的管道法兰连接,这种垫片的特点是利用橡胶的弹性,达到较好的密封效果,因此也常用于铸铁法兰阀门的安装上。

缠绕式垫片:

缠绕式垫片简称为缠绕垫,是用金属钢带及非金属填料带缠绕而成。主要包括金属缠绕垫片,石墨缠绕垫片,石墨金属缠绕垫片,金属石墨缠绕垫片,内外环缠绕垫片, 金属石棉缠绕垫片,金属四氟缠绕垫片等。这种垫片具有价格低、材料能被充分利用、密封性能较好的优点,适用的公称压力为4.0MPa以下,适用温度范围,08号钢温度可达450℃,0Cr13钢带制成的缠绕垫,使用温度可达540℃。这种垫片多数用于光滑面法兰连接,其密封面不用车水线。有的缠绕垫,还带有定位环,是为了防止垫片偏离法兰中心。垫片的厚度一般为4.5mm,直径大于1000mm时,垫片厚度为6~7mm。定位环的厚度为3mm左右。金属钢带材质有08号钢、0Cr13钢和1Cr18Ni9Ti钢等;非金属带材质有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。

齿形垫:

齿形垫是用各种金属制造,材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等,其厚度为3~5mm。它是利用同心圆的齿形密纹与法兰密封面相接触、构成多道密封,因此密封性能较好,常用于凹凸式密封面法兰的连接。最高公称压力可达16.0MPa,适用于工作温度较高的部位,如0Cr13材质的齿形垫,其适用温度可达530℃。

金属垫圈:

金属垫圈的种类很多,按形状划分有金属平垫圈,截面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。

金属平垫圈多用于光滑面平焊法兰,承受的温度和压力较低。

椭圆形及八角形金属垫圈,多用于梯形槽对焊法兰,公称压力范围为6.4~22.0MPa。虽然密封性好但制造复杂,要求精度高。

透镜垫,因其截面形状似透镜而得名,密封性能好、在石油化工生产中,各种高温高压管道的法兰连接,广泛使用此种垫圈,常用公称压力范围为16.0~32.0MPa。

金属垫圈的使用有条原则,即垫圈表面的硬度必须低于法兰密封面的硬度。

仪表管道:

一般规定:

1)仪表管道、线路的工程设计,应做到仪表测量准确、信号传递可靠、减少滞后、安全经济实用、线路整齐美观并便于施工和维修。

2)对火灾及爆炸危险、腐蚀、高温、潮湿、振动等环境,在仪表管道线路设计时,应采取相应的防护措施。

仪表测量管线图:

 

测量管道的材质:

1)测量管道(包括阀门和管件)的材质,应按被测介质的物性、温度、压力等级和所处环境条件等因素综合考虑。

2)非腐蚀性介质的测量管道材质,宜选用碳钢或不锈钢。

腐蚀性介质的测量管道材质,应选用与连接的工艺管道、设备相同或防腐性能更好的材质。

3)测量管道及管件阀门,宜选用同种材料。

4)分析仪表的取样管道材质,宜选用不锈钢。

测量管道的选用:

1)测量管道的管径选择

 

2)分析仪表的取样管道管径,宜选用Φ6 mm×1mm,Φ8mm×1mm或Φ10 mm×1mm,其快速回路的返回管道及排放管道的管径可适当放大。

3)测量管道的壁厚应不低于具体工程“管道材料等级表”中的要求。

气动信号管道材质选择:

 

注:“☆”表示适用; “X”表示不宜使用。

1) 气动信号管道的管径,宜选用Φ6 mm×1 mm或Φ8 mm×1 mm。根据需要也可选用其他规格。

2) 聚乙烯管及尼龙管(缆)的使用环境温度应符合产品的适用温度范围。存在火灾危险的场所及重要的场合,不宜选用此类材质。

3) 生产装置有防静电要求时,禁止使用聚乙烯管及尼龙管(缆)。

4)生产装置内设置接管箱时,从控制室至接管箱,宜选用多芯管缆。管缆的备用芯数不应少于工作芯数的10%。从接管箱至调节阀或现场仪表的气动管线,宜选用PVC护套紫铜管或不锈钢管。

常用物料管道材料选用表(1)

 

常用物料管道材料选用表(2)

阀门

阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置。阀门是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动方向,具有导流防止逆流、稳压、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。

按结构特征,根据关闭件相对于阀座移动的方向可分:

1.截门形:关闭件沿着阀座中心移动。

2.闸门形:关闭件沿着垂直阀座中心移动。

3.旋塞和球形:关闭件是柱塞或球,围绕本身的中心线旋转。

4.旋启形:关闭件围绕阀座外的轴旋转。

5.碟形:关闭件的圆盘,围绕阀座内的轴旋转。

6.滑阀形:关闭件在垂直于通道的方向滑动。

按用途,根据阀门的不同用途可分:

1.开断用:用来接通或切断管路介质,如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。

2.止回用:用来防止介质倒流,如止回阀。

3. 调节用:用来调节介质的压力和流量,如调节阀、减压阀。

4.分配用:用来改变介质流向、分配介质,如三通旋塞、分配阀、滑阀等。

5.安全阀:在介质压力超过规定值时,用来排放多余的介质,保证管路系统及设备安全,如安全阀、事故阀。

6.特殊用途:如疏水阀、放空阀、排污阀等。

按驱动方式,根据不同的驱动方式可分:

1.手动:借助手轮、手柄、杠杆或链轮等,有人力驱动,传动较大力矩时,装有蜗轮、齿轮等减速装置。

2.电动:借助电机或其他电气装置来驱动。

3.液动:借助(水、油)来驱动。

4.气动:借助压缩空气来驱动。

按压力,根据阀门的公称压力可分:

1.真空阀:绝对压力<0.1Mpa即760mm汞柱高的阀门,通常用mm 汞柱或mm水柱表示压力。

2.低压阀:公称压力PN≤1.6Mpa的阀门(包括PN≤1.6MPa的钢阀)

3.中压阀:公称压力PN2.5—6.4MPa的阀门。

4.高压阀:公称压力PN10.0—80.0MPa的阀门。

5.超高压阀:公称压力PN≥100.0MPa的阀门。

按介质的温度分,根据阀门工作时的介质温度可分:

1.普通阀门:适用于介质温度-40℃~425℃阀门。

2.高温阀门:适用于介质温度425℃~600℃阀门。

3.耐热阀门:适用于介质温度600℃以上的阀门。

4.低温阀门:适用于介质温度-40℃~-150℃阀门。

5.超低温阀门:适用于介质温度-150℃以下阀门。

按公称通径分,根据阀门的公称通径可分:

1.小口径阀门:公称通径DN<40mm的阀门。

2.中口径阀门:公称通径DN50~300mm的阀门。

3.大口径阀门:公称通径DN350~1200mm的阀门。

4.特大口径阀门:公称通径DN≥1400mm的阀门。

按与管道连接方式分,根据阀门与管道连接方式可分:

1.法兰连接阀门:阀体带有法兰,与管道采用法兰连接的阀门。

2.螺纹连接阀门:阀体带有内螺纹或外螺纹,与管道采用螺纹连接的阀门。

3.焊接连接阀门:阀体带有焊口,与管道采用焊接连接的阀门。

4.夹箍连接阀门:阀体上带有夹口,与管道采用夹箍连接的阀门。

5.卡套连接阀门:采用卡套与管道连接的阀门。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

关闭件和阀座密封面的工作条件:

由于阀门用途十分广泛,因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压,温度可以从-269℃到816℃,有些工作温度可达1200℃,工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看,它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看,有磨拉磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此,应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。

阀体、阀盖和阀板(阀瓣)的材料:

阀体、阀盖和阀板(阀瓣)是阀门主要零件之一,直接承受介质压力,所用材料必须符合“阀门的压力与温度等级”的规定。常用材料有下面几种:

一、灰铸铁:灰铸铁适用于公称压力PN≤1.0MPa,温度为-10℃~200℃的水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。灰铸铁常用牌号为:HT200、HT250、HT300、HT350。

二、可锻铸铁:适用于公称压力PN≤2.5MPa,温度为-30~300℃的水、蒸汽、空气及油品介质,常用牌号有:TH300—06、KTH330—08、KTH350—10。

三、球墨铸铁:适用于PN≤4.0MPa,温度为-30~350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。

常用牌号有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鉴于目前国内工艺水平,根据经验,建议PN≤2.5MPa,阀门还是采用钢制阀门为安全。

四、耐酸高硅球墨铸铁:适用于公称压力PN≤0.25MPa,温度低于120℃的腐蚀性介质。

五、碳素钢:适用于公称压力PN≤32.0MPa,温度为-30~425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25 及优质钢20、25、30 及低合金结构钢16Mn。

六、铜合金:适用于PN≤2.5MPa 的水、海水、氧气、空气、油品等介质,以及温度-40~250℃的蒸汽介质,常用牌号为ZGnSn10Zn2(锡青铜),H62、Hpb59—1(黄铜)、QAZ19—2、QA19—4(铝青铜)。

七、高温铜:适用于公称压力PN≤17.0MPA、温度≤570℃的蒸汽及石油产品。常用牌号有ZGCr5Mo,1Cr5M0.ZG20CrMoV,ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9等牌号。具体选用必须按照阀门压力与温度规范的规定。

八、低温钢,适用于公称压力PN≤6.4Mpa,温度≥—196℃乙烯,丙烯,液态天然气,液氮等介质,常用牌号)有ZG1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni9;

九、不锈耐酸钢,适用于公称压力PN≤6.4Mpa 、温度≤200℃硝酸,醋酸等介质,常用牌号有ZG0Cr18Ni9T、ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>, ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。

密封面材料:

密封面是阀门最关键工作面,密封面质量的好坏关系到阀门使用寿命,通常密封面材料要考虑耐腐蚀,耐擦伤,耐冲蚀,抗氧化等因素。

通常分两大类:

(一)软质材料

1、橡胶(包括丁睛橡胶,氟橡胶等)

2、塑料(聚四氟乙烯,尼龙等)

(二)硬密封材料

1、铜合金(用于低压阀门)

2、铬不锈钢(用于普通高中压阀门)

3、司太立合金(用于高温高压阀门及强腐蚀阀门)

4、镍基合金(用于腐蚀性介质)

阀杆材料:

常用的阀杆材料有以下几种:

一、碳素钢:

用于低压和介质温度不超过300℃的水、蒸汽介质时,一般选用A5 普通碳素钢。

用于中压和介质温度不超过450℃的水、蒸汽介质时,一般选用35 优质碳素钢。

二、合金钢:

用于中压和高压,介质温度不超过450℃的水、蒸汽、石油等介质时,一般选用40Cr(铬钢)。

用于高压、介质温度不超过540℃的水、蒸汽等介质时,可选用38CrMoALA 渗氮钢。

用于高压、介质温度不超过570℃的蒸汽介质时,一般选用25Cr2MoVA 铬钼钒钢。

三、不锈耐酸钢

用于中压和高压、介质温度不超过450℃的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质,可选用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 铬不锈钢。

用于腐蚀性介质时,可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo 沉淀硬化钢。

四、耐热钢

用于介质温度不超过600℃的高温阀门时可选用4Cr10Si2Mo 马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体型耐热钢。

阀杆螺母材料:

阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中,直接承受阀杆轴向力,因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动,要求摩擦系数小,不生锈和避免咬死现象。

一、铜合金

铜合金的摩擦系数较小,不生锈,是目前普遍采用的材料之一。对于Pg<1.6Mpa 的低压阀门可采用ZHMn58-2-2 铸黄铜。对于Pg16-6.4Mpa 的中压阀门可采用ZQAL9-4 无锡青铜。对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2 铸黄铜。

二、钢

当工作条件不允许采用铜合金时,可选用35、40 等优质炭素钢,2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2 等不锈耐酸钢。工作条件不允许指下列情况。

1、用于电动阀门上,带有瓜形离合器的阀杆螺母,需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。

2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时,如对铜有腐蚀的氨介质。

选用钢制阀杆螺母时,要特别注意螺纹的咬死现象。

常用的内件材料组合:

 

 

表中13Cr表示Cr13系不锈钢,如1Cr13、2Cr13等。

STL即STELLITE(硬质合金如钴基硬质合金等)。

Monel即蒙耐尔合金,Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科镍尔合金。

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。

紧固件材料:

紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。紧固件在阀门上直接承受压力,对防止介质

外流起关重要作用,因此选用的材料必须保证在使用温度下有足够的强度与冲击韧性。

根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按下表选择:

 

用于调节阀高温螺栓:

工作温度在350℃以上的螺栓应选择使用耐热钢。调节阀螺栓用钢中的耐热钢主要有:低合金珠光体耐热钢、高铬马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁镍基和镍基合金耐热钢。

马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。

低合金的珠光体耐热钢可以在较高的温度下使用。一般工作温度低于480℃的螺栓可以选择铬钼钢,而工作温度在540℃以下则宜使用铬钼钒钢。

这两类材料在调质状态下短期使用性能较好,在正火回火状态下长期使用具有较好的抗松驰性能。铬钼钒钢经正火回火后室温冲击韧性较低,在540℃时有持久缺口敏感性,持久强度降低。

马氏体不锈钢:含铬量在12%~17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能,较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外,还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数,能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600℃时,其强度虽然低于奥氏体不锈钢,但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0℃以下的环境中,材料的韧性会丧失,存在冷脆现象。

奥氏体不锈钢:奥氏体18-8不锈钢螺栓具有良好的抗全面腐蚀性能和高温力学性能,能在600℃的高温下使用。且具有良好的低温性能,在较低的温度下仍能保持相当的强度。但其缺点是材料的屈服强度较低,且不能通过热处理改善其力学性能。而奥氏体沉淀硬化不锈钢是在热处理过程中,通过时效处理产生沉淀硬化,析出弥散分布的碳化物和金属间的化合物,从而提高强度,同时仍保持原不锈钢原来良好的耐腐蚀性和抗氧化性,这种螺栓在650℃以下使用抗松驰性能较稳定,但其合金含量较高,热处理工艺较复杂,材料的价格较昂贵。

铁镍基和镍基合金:工作温度在570℃以上的螺栓可以选择铁镍基或镍基合金。控制阀这类材料一般含钴,具有特别好的高温性能。如美国的waspalog镍基合金,可在760℃以下工作;M252镍基合金可用至840℃,Cr14Ni25Mo铁镍基合金也可使用至650℃;我国生产的高温合金也可用作高温螺栓用钢。

填料:

在阀门上填料是用来充填阀盖填料室空间,以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。

填料可分为软质填料及硬质填料两种:

1)软质填料:系由植物质,即大麻、亚麻、棉、黄麻等,或由矿物质,即石棉纤维,或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳,也有压成的成型的填料,以及柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜,常用于100℃以下的低压阀门;矿物质填料可用于450-500℃的阀门。近年来使用橡胶O型圈做填料的结构在逐步推广,但介质温度一般限制在60℃以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。

2)硬质填料:即由金属或金属与石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合烧结而成型填料,金属填料使用较少。

选择填料要根据介质、温度和压力来选择,常用的材料有以下几种:

1)油浸石棉绳,可按下表选择。

 

注:形状代号F 表示方的,穿心或一至多层编结;Y 表示圆的,中间是一扭制芯子,外边是一至多层编结;N 表示扭制的。

2)橡胶石棉绳:

3)石墨石棉绳:石棉绳上涂有石墨粉,可用温度450℃以上,压力可以达到16Mpa,一般适用于高压蒸汽上。近后来又逐步采用了压成人字型填料,单圈放置,密封性好。

4)聚四氟乙烯:这是一种目前使用较广的一种填料。特别适用腐蚀性介质上,但温度不得起过200℃。一般采用压制或棒料车制而成。

 

垫片材料:

垫片是用来充填两个结合面(如阀体和阀盖之间密封面)间所有凹凸不平处,以防止介质从结合面间泄漏。

对垫片的要求:垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度,以保证密封。同时要具有良好的耐腐蚀性。

垫片可分为软质和硬质两种,软质一般为非金属材料,如硬纸板、橡胶、石棉橡胶板,聚四氟乙烯等。硬质一般为金属材料或者金属包石棉、金属与石棉缠绕的等。

垫片的形状有很多,有扁平的、圆形的、椭圆形的、齿形的、透镜式的以及其他特殊形状的。

金属垫片的材料一般用08、10、20 优质碳素钢和1Cr13、1Cr18Ni9 不锈钢,加工精度和表面光洁度要求较高,适用于高温高压阀门。

非金属垫片材料一般塑性较好,用不大的压力就能达到密封。适用于低温低压阀门。

 

金属材料耐腐蚀性的10级标准:

微信截图_20190308150446

 

相关知识:

不锈钢命名方式:

钢号中碳含量以千分之几表示。

例如“2Cr13”钢的平均碳含量为2‰;若钢中含碳量≤0.3‰或≤0.8‰者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2(C≤0.3‰Cr17%Ni14%Mo2%)、0Cr18Ni9(C≤0.8‰Cr18%Ni9%) 等。

2)钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4~0.6%,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。例如18Cr2Ni4WA。

3)钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含 量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.07~0.12%,硼为0.001~0.005%。

奥氏体不锈钢:

奥氏体不锈钢是指在常温下具有“奥氏体组织”(碳在铁中的固溶体 特性:呈体型立方晶体)的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

304不锈钢:

304型:广泛使用的材料。

能经受一般的锈蚀,可抵抗加工介质浸蚀(但含有浓酸和氯化物成分的高温状态可能出现腐蚀),

能抵抗有 机化合物、染料和广泛的 各种各样的无机化合物。

304L型(低碳),耐硝酸性好并耐中等温度和浓度的硫酸, 广泛地用作液态气体贮罐,用作低温设备(304N)、器具其它消费产品,厨房设备、医 院设备、运输工具、废水处理装置。

316不锈钢:

316型:比304型含有稍多的镍,并含有2%─3%的钼,耐蚀性比304型好,特别是在倾向于引起点腐蚀的氯化物介质中。316型已发展用作亚硫酸盐纸浆机,因为它耐用硫酸化合物。而且,它的用途已扩大到在加工工业中处理很多化学制品。

317型:含有3%—4%的钼。

低温钢:

一般低温指小于-29~-196℃范围内,小于-196~-269℃为超低温范围。石化企业规定低于-20℃就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降,脆性上升,这种现象称材料的冷脆现象。为了保证材料的使用性能,不仅要求材料在常温时有足够的强度、韧性、加工性能以及良好的焊接性能,而且要求材料在低温下也具有抗脆化的能力。另外材料在低温时会发生收缩,各个零件收缩率不同是致使某些密封部位发生泄漏的原因。此外,奥氏体不锈钢在马氏体转变温度时,部分奥氏体转变成马氏体而引起体积变化导致阀门泄漏也是一个重要原因。因此,要研究阀门各部位零件的材料、结构特点以防止低温时产生间隙而泄漏。

各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用:

铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。

镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍

铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等)中,特别是镍 的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。

锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。

钛或铌是为了防止晶间腐蚀。

钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。

灰铸铁:

灰铸铁 灰铸铁碳量较高(为2.7%~4.0%)

可锻铸铁 由一定化学成分的铁液浇注成白口坯件,再经退火而成的铸铁,有较高的强度、塑性和冲击韧度,可以部分代替碳钢。可锻铸铁的牌号是由“KTH”(“可铁黑”三字汉语拼音字首)或“KTZ”(“可铁珠”三字汉语拼音字首)后附最低抗拉强度值(MPa)和最低断后伸长率的百分数表示。例如牌号KTH 350—10表示最低抗拉强度为350 MPa、最低断后伸长率为10%的黑心可锻铸铁,即铁素体可锻铸铁;KTZ 650—02表示最低抗拉强度为650 MPa、最低断后伸长率为2%的珠光体可锻铸铁。

碳素钢:

含碳量小于1.35%,除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加,钢的强度、硬度升高,塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比,碳素钢使用最早,成本低,性能范围宽 ,用量最大。适用于公称压力PN≤32.0MPa,温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢(含碳量从0.10%至0.30% )、中碳钢(碳量0.25%~0.60%)和高碳钢(含碳量从0.60%至1.70%,可以淬硬和回火)。

蒙乃尔合金又称镍合金,是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好,呈银白色。

哈氏合金是镍基合金的一种,目前主要分为B、C、G三个系列,它主要用于铁基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不锈钢、非金属材料等无法使用的强腐蚀性介质场合。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。

生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,工业生铁含碳量一般在2.5%--4%,并含C、SI、Mn、S、P等元素,是 用铁矿石经高炉冶炼的产品。

奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类:

1.低碳及中碳13%Cr钢

2.高碳的18%Cr钢

3.低碳含镍(约2%)的17%Cr钢

马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性,可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片(1Cr13)、蒸汽装备的轴和拉杆(2Cr13),以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等(4Cr13)。碳含量较高的钢号(4Cr13、9Cr18)则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。

珠光体耐热钢:

基体为珠光体或贝氏体组织的低合金耐热钢。主要有铬钼和铬钼钒系列,后来又发展了多元(如铬、钨、钼、钒、钛、硼等)复合合金化的钢种,钢的持久强度和使用温度逐渐提高。

一般合金元素总量最多为5%左右,其组织除珠光体外,也包括贝氏体钢。这类钢在450~620℃有良好的高温蠕变强度及工艺性能,且导热性好,膨胀系数小,价格较低,广泛用于制作450~620℃范围内各种耐热结构材料。如电站用锅炉钢管,汽轮机叶轮、转子、紧固件、炼油及化工用的高压容器、废热锅炉、加热炉管及热交换器管等。

镍基合金是指在650~1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。

镍基合金的代表材料有:

1,Incoloy合金,如Incoloy800,主要成分为;32Ni-21Cr-Ti,Al;属于耐热合金;

2,Inconel合金,如Inconel600,主要成分是;73Ni-15Cr-Ti,Al;属于耐热合金;

3,Hastelloy合金,即哈氏合金,如哈氏C-276,主要成分为;56Ni-16Cr-16Mo-4W;属于耐蚀合金;

4,Monel合金,即蒙乃尔合金,比如说蒙乃尔400,主要成分是;65Ni-34Cu;属于耐蚀合金;

司太立合金(Stellite)是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨(钼)合金或钴基合金,司太立合金由美国人Elwood Hayness于1907年发明。司太立合金是以钴作为主要成分,含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素,偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同,它们可以制成焊丝,粉末用于硬面堆焊,热喷涂、喷焊等工艺,也可以制成铸锻件和粉末冶金件。

本文来源于互联网,部分取材于《仪表管道和阀门》,作者:陈玉国。


 
打赏
 
更多>同类资讯
0相关评论

推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  甘B220130012