减压阀主要构件的材料选择

减压阀主要构件的材料选择 水减压阀主要构件的材料选择  气体减压阀主要构件的材料选择 减压阀结构材料的选择及回油路的设计 蒸汽 不锈钢

5.1 之前介绍组合式减压阀在国华惠州热电应用，现在介绍

5.1.1 阀体（壳体）的材料选择

以液压油为工作介质的普通液压阀中阀体的材料绝大多数为孕育铸铁（如HT250、HT300等）或者是球墨铸铁（如QT400-15、QT500-3等），少量采用合金铸铁和蠕墨铸铁，油道多数为铸造成型。液压件铸件毛坯要有足够的强度、韧性、弹性模量等力学性能及致密性，以便承受较高的工作压力；铸造毛坯要有精度的定位基准、准确光整的外形及光滑的铸造内流道，以便满足数控机床、加工中心等加工手段的要求并减小系统压力损失；铸件内腔应该清洁，无任何残砂、锈蚀、氧化皮和其他杂物，以便提高阀及系统工作的可靠性。


注：
1.XH、JH、FH分别表示阀体上镶胶圈、衬胶、衬氟，但阀板均为不锈钢（P板）。
2.本厂产品出厂时，一般选用丁腈橡胶（即X或J）；用户如有其他要求，应注明材料品种或代号。
5.1.2 阀芯与阀套的材料选择

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀油压阀中阀芯、阀套等精密零件一般选用45钢、40Cr、Cr12MoV、12CrNi3A、18CrMnTi、18CrNiWA及GCr15等工具钢、高合金结构钢、钢及轴承钢等材料。要求材料具有良好的耐磨性、线胀系数和变形量小等优点。为了提高阀芯的耐磨性，必须使材料的表面达到一定的硬度（一般的要求≥58HRC）。因而，针对不同的材料可选用淬火、渗碳、渗氮等不同的热处理手段。
由主阀、导阀、针阀、球阀、微型过滤器和压力表组成水力控制接管系统。使用时，当调定出口压力后，能自动保持稳定出口压力。
   本产品利用导阀自力控制，不需要其它装置和能源，保养简便，压力控制准确度高，受进口压力和流量影响小，减压稳压可靠。
   本系列阀门产品广泛用于高层建筑、生活区等供水管网系统及城市供水工程。



工作原理：
    当阀门从进口端给水时，水流过针阀进入主阀控制室，出口压力通过导管作用到导阀上。当出口压力高于导阀弹簧设定值时，导阀关闭。控制室停止排水，此时主阀控制室内压力升高并关闭主阀，出口压力不再升高。
   当阀门出口压力降到导阀弹簧设定压力时，导阀开启，控制室向下游排水。由于导阀系统排水量大于针阀的进水量，主阀控制室压力下降。进口压力使主阀开启。在稳定状态下，控制室进水、排水相同，主阀开度不变，出口压力稳定。
调节导阀弹簧即可设定出口压力。
5.1.3 先导式减压阀的远程控制口K的用途

先导式减压阀中的远程控制口K有两个作用：①远程调压，通过油道接到另外一个减压阀（远程调压阀的结构和减压阀的先导控制部分一样），调节远程调压阀的弹簧力，即可调节减压阀诸法心上端的也压力，从而对减压阀的二次压力实行远程控制调压，但是，远程调压阀所能调节的高压力不得超过减压阀本身导阀的调整压力；②多级调压，通过电磁换向阀外接多个远程调压阀，便可实现多级调压。
  阀门的主体是指承受介质压力的阀体、阀盖（或端盖）、闸板（或阀瓣）。其中，阀体和阀盖（端盖）是承受介质的承压件，闸板（阀瓣）是控制介质流动的控压件。



内件是指接触介质的阀杆和闸板(阀瓣)、阀座两者的密封面。

    承压件的定义是：一旦它们失效，其所包容的介质会释放到大气中的零件。因此，所用的材料必须能在规定的介质温度、压力作用下达到相应的力学性能、耐腐蚀性和良好的冷、热加工工艺性。

    大多数阀门的阀体、阀盖（端盖）、闸板（阀瓣）形状比较复杂，因此采用铸件较多，只有某些小口径阀门根据阀类的不同或特殊工况的要求采用锻件。

钢制阀门的主体材料

1、碳素钢

    碳素钢适用于非腐蚀性介质，在某些特定的条件下，例如某些有腐蚀性的介质在一定范围内的温度浓度条件下也可采用碳素钢。

碳素钢的适用温度范围：-29~425℃。中石化标准SH 3064《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》规定碳素钢制阀门的适用温度范围为-20~425℃，其下限定为-20℃的依据是GB 150《钢制压力容器》。但当以WCB、WCC这两种钢作阀体、阀盖、闸板（阀瓣）、支架时，这两种钢的适用温度下限为-29℃。

常用的碳素钢铸件和锻件材料见表1-1。注：

（1）表1中WCA、WCB、WCC是按美国标准表示的牌号，ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631铸钢牌号表示方法分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503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。ASTM A 216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API 6D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API 6D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%。

（5）ASTM A 105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ASTM A 105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PN16.0MPa、PN32.0MPa或更高压力的锻钢阀同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。、



2、不锈钢

2.1奥氏体不锈钢

阀门中常用的不锈钢是奥氏体不锈钢，适用温度范围很广，低温可用于-296℃（液氦），高温可达到816℃，常用的温度范围为-196℃（液氮）至700℃。

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高温抗氧化性和耐低温性能。因此，奥氏体不锈钢广泛用于制作耐腐蚀阀门、高温阀门和低温阀门。

    奥氏体不锈钢的耐腐蚀性是相对的，不是什么样的腐蚀介质它都能承受。金属的腐蚀现象或所谓的耐腐蚀性是根据腐蚀性介质的种类、浓度、温度、压力、流速等环境条件，以及金属本身的性质，即含有成分、加工性、热处理等诸因素的差异而分别有不同的腐蚀状态和腐蚀速度。例如不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，可是因为腐蚀环境或使用条件的不同，也可能发生意想不到的腐蚀破坏事故。因此，应充分地了解腐蚀介质和耐腐蚀材料，才能选择合适的耐腐蚀材料。

2.1.1金属的腐蚀形态

金属的腐蚀形态可分为两大类：均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀，均匀（全面）腐蚀包括全面成膜腐蚀和无膜腐蚀。

（1）全面成膜腐蚀：腐蚀在金属的全部或大部分面积上进行，而且生成保护膜，具有保护性。例如：碳素钢在稀硫酸中腐蚀很快，当硫酸浓度大于50%时，腐蚀率达到大值，此后浓度再继续增大腐蚀率反而下降。这是由于浓硫酸的强氧化性，在钢铁的表面生成一层组织致密的钝化膜，这种钝化膜不溶于浓硫酸，从而起到了阻碍腐蚀作用。

（2）无膜腐蚀：无膜全面腐蚀很危险，因为它保持一定速度全面进行腐蚀。

    （3）局部腐蚀：局部腐蚀的形态有十三种，如缝隙腐蚀、脱层腐蚀、晶间腐蚀与应力腐蚀等等。据调查，化工装置中局部腐蚀约占70%。在诸多局部腐蚀的形态中与阀门制造有关且常见的是晶间腐蚀。

    一般对均匀腐蚀的程度用腐蚀率表示，但如何评价则有不同规定。

    按《石油化工企业管道设计器材选用通则》规定，介质对金属材料的腐蚀速率，管道金属材料的耐腐蚀能力可分为下列四类：

年腐蚀率不超过0.05mm的材料为充分耐腐蚀性材料；

    年腐蚀率在0.05~0.1mm的材料为耐腐蚀性材料；

    年腐蚀率在0.1~0.5mm的材料为尚耐腐蚀性材料；

    年腐蚀率超过0. 5mm的材料为不耐腐蚀性材料。

    《腐蚀数据手册》对均匀（全面）腐蚀的耐蚀性用均匀腐蚀率来评价，见表1-2。


5.1.4 液压阀主要构件加工工艺

阀类元件要求阀芯在阀体孔内移动灵活、工作可靠，泄漏小且寿命长。在油压阀中，通常各种滑阀的配合间隙为0.005～0.035mm，配合间隙公差为0.005～0.015mm；其圆度和圆柱度的允许一般为0.002～0.008mm；对于台阶式阀芯和阀孔，各圆柱面的同轴度允差为0.005～0.01mm；对于平板阀阀芯与阀座的平面度误差应该不大于0.0003mm；阀芯与阀孔的配合表面，一般要求粗糙度为Ra的值为0.1～0.2μm。考虑到孔的加工比外圆困难，一般规定阀芯外圆的表面粗糙度Ra为0.1μm,阀孔内圆表面的Ra值为0.2μm.

可见，对于阀芯和阀孔的形状精度，位置精度及其表面粗糙度都有较严格的要求。若对于水压阀则上述各项要求会更加高，为了达到所要求的加工精度，阀芯的加工在进行车、铣、磨后，后还需要光整加工。阀芯外圆常用的加工方法有研磨和高光洁度磨削。阀孔的加工一般在进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔后，再光整后加工。孔常有的光整加工方法：精细镗、珩磨、研磨和挤压等。与本产品相关论文：200X先导隔膜式水用减压阀安装要求