高压阀门材料选用

1. 承压件与控压件

阀门零件按其在整台阀门中的作用有“承压件”和“控压件”之分，在美国API6D“管道阀门”标准中作了以下表述：

承压件是指设计为承受管道介质（压力）的零件，如阀体、阀盖、填料压盖、阀杆、垫片和螺栓等；

控压件（压力控制零件）是指用于阻塞或允许介质流动的零件，如关闭件、阀座等。

2. 壳体材料

壳体包括阀体、阀盖等零件，直接承受介质压力，为阀门的承压件，其材料必须具有能在规定的介质、温度和压力下达到应有的机械性能、化学成份，并有良好的冷、热加工工艺性。

2.1 碳素钢

碳素钢一般适用于温度在-29～425℃的非腐蚀性介质。

根据GB/T12224-2005的规定：

★常用的碳素钢铸件材料有：

中国标准：GB/T 12229  WCA（ZG205-415）、WCB                                        （ZG250-485）、WCC（ZG275-485），括号内的材料为  GB/T 5631的牌号；

美国标准：ASTM A216  WCA、WCB、WCC。

★常用的碳素钢锻件（含板材）材料有：

中国标准：GB/T 699  25；  GB/T 711  25；  GB/T 6654  20R、16MnR；JB 4726  16Mn；

美国标准：ASTM A105。

2.2 合金钢

合金钢（铬-钼钢、铬-钼-钒钢）适用于温度为-29～650℃高温、高压的工况，主要用在火力发电的高温、高压蒸汽，炼油厂的催化裂化和加氢装置上。

根据GB/T12224-2005的规定：

★常用的合金钢钢铸件材料有：

中国标准：JB/T 5263 WC1、WC6、WC9、C12A；JB/T 9625  ZG20CrMo、ZG20CrMoV、ZG15Cr1Mo1V、ZG1Cr5Mo；

美国标准：ASTM A217  WC1、WC6、WC9、C5、C12、C12A。

★常用的合金钢锻件（含板材）材料有：

中国标准：GB/T 6654  15CrMoR、12Cr2Mo1R，JB/T 9626  15CrMo、12Cr1MoV、15Cr1Mo1V、1Cr5Mo；

 美国标准：ASTM A182  F11、F22、F1、F5、F9、F91。

2.3 奥氏体不锈钢

在石油化工装置上，介质往往既有高温、高压，又有腐蚀性，因此必须选用既耐高温、高压，又耐腐蚀的材料。奥氏体不锈钢的高温强度高，尤其是含有Ti、Nb等合金元素的18-8钢，其高温性能更优越。

★常用的不锈钢铸件材料有：

中国标准：GB/T 12230 ZG03Cr18Ni10、ZG08Cr18Ni9、ZG08Cr18Ni9Ti、ZG12Cr18Ni9Ti、ZG08Cr18Ni12Mo2Ti、ZG12Cr18Ni12Mo2Ti、CF3、CF3M、CF8、CF8M、CF8C；

美国标准：ASTM A351  CF3、CF3M、CF8、CF8M、CF8C、CG8M、CF10、CF10M，ASTM A217 CA15。

★常用的不锈钢锻件（含板材）材料有：

中国标准：GB/T 1220  0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti；

美国标准：ASTM A182  F304、F316、F304L、F316L、F321、F304H、F316H、F51、F53、F55。

在电力行业标准DL/T 922-2005“火力发电用钢制通用阀门订货、验收导  则”标准中对承压件主体材料作了如下规定：

WCB 或 ASTM A216 WCB，25或ASTM A105  最高适用温度为427℃；

WC1或ASTM A217 WC1，ASTM A182 F1                                    468℃

WC6或ASTM A217 WC6，15CrMo或ASTM A182 F11                540℃

WC9或ASTM A217 WC9，ASTM A182 F22                                   570℃

ASTM A217 C12A，ASTM A182 F91                                               600℃

ZGCr5Mo，Cr5Mo                                                                              550℃

ZG20CrMoV，12Cr1MoV                                                                  550℃

ZG15Cr1Mo1V，15Cr1Mo1V                                                            570℃

ZG1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti                                                              650℃

ZG1Cr18Ni12Mo2Ti，1Cr18Ni12Mo2Ti                                           650℃

3. 阀杆材料

阀杆是阀门的承压件之一，在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压、剪切和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定的介质、温度、压力下有足够的强度及冲击韧性，并有能满足要求的耐腐蚀性和抗擦伤性，还有良好的工艺性。

★不锈钢

中国标准：GB/T 1220  2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr17Ni4CuNb（17-4PH）；

美国标准：ASTM A182  F6a 、F304、F316、F304L、F316L、ASTM A276 304、316、304L、316L。

★合金钢

中国标准：GB/T 1221  38CrMoAl、4Cr10Si2Mo，GB/T 3077  25Cr2Mo1V、25Cr2MoV、20Cr1Mo1V1A；

美国标准：ASTM  A182  F11CL2、F12CL2、F22CL3、F5、F5a、F9、F91。

4. 密封面材料

密封面是阀门的关键部位，密封面用材料应耐腐蚀、抗冲蚀、耐擦伤、有足够的挤压强度（比压）、在高温下有足够的抗氧化性和抗热疲劳性，还要求与基体材料的线膨胀系数相近，并有良好的加工与焊接工艺性。对于高压阀门的密封面，通常采用硬质合金。

★ 硬质合金常用牌号有：STELLITE NO.6、NO.12，符合美国AWS ECoCr-A和AWS ECoCr-B及中国GB EDCoCr-A-03（堆焊用电焊条D802）、GB EDCoCr-B-03（堆焊用电焊条D812）的要求；亦可使用STELLITTE NO.6、NO.12焊丝用氧乙炔堆焊或钨极氩弧焊，这些焊丝符合美国AWSRCoCr-A和AWSRCoCr-B及中国牌号HS111、HS112的要求；如果采用等离子喷焊，亦可以选用钴基合金粉末，节约材料、质量好、同时改善了劳动条件。

5. 承压紧固件材料

承压紧固件主要指中法兰连接螺栓与螺母，在阀门上直接承受介质的压力，对防止介质外漏起着重大的作用，因此所选用的材料必须保证在使用压力、温度下有足够的强度与冲击韧性。

参照GB/T150-1998、JB/T5300-1991、ASME B16.34a等标准的规定，高压阀门常用的紧固件材料有合金钢与不锈钢两大类。

★ 1. 合金钢

中国标准：GB/T 3077  30CrMoA 、35CrMoA、40Cr、25Cr2MoVA、25Cr2Mo1VA；

美国标准：ASTM A193-B16、ASTM A194-7。

★ 2. 不锈钢

中国标准：GB1220 2Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、

1Cr17Ni2、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti；

美国标准：ASTM A193-B8、B8M，ASTM A194-8、8M。

6.  填料和垫片材料

阀门用填料和垫片都是为了阻止介质外漏的填充物。填料是用来充填料室和阀杆之间的空间，以防止介质经由阀杆与填料室空间泄漏；垫片则是用来充填两个接合面（如阀体与阀盖之间的密封面）间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄漏。因此对填料材料的要求是耐腐蚀、密封性好、摩擦系数小；对垫片材料的要求是耐腐蚀，在工作温度下具有一定的弹性和塑性及足够的强度。

填料材料

温度不超过200℃的高压阀门可采用自紧式、由上、中、下三种形状组成的聚四氟乙烯材料制成的填料，或橡胶O形圈结构；温度高的阀门一般采用柔性石墨填料。

垫片材料

垫片材料分软质和硬质两大类，软质材料一般为非金属，硬质材料一般为金属或用金属包非金属材料制成的垫片，如齿形垫、透镜垫、环连接金属密封圈、金属与非金属缠绕垫、用金属包敷非金属垫等。金属垫片一般用08、10优质碳钢、1Cr13、1Cr18Ni9不锈钢制造。在特殊情况下亦有采用刚性密封结构，即金属与金属直接接触、不用任何垫片的密封，但这种结构的密封面加工精度、表面粗糙度、平整度等要求很高、难度很大。