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调节阀材料的选择.pdf

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上传者: winice 2010-01-09 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《调节阀材料的选择pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含文章编号:()作者简介:王学朋(),男,宁夏人,工程师,主要从事旋转类调节阀的研发工作。调节阀材料的选择王学朋(吴忠仪表股份有限公司,宁夏吴忠)  符等。

文章编号:()作者简介:王学朋(),男,宁夏人,工程师,主要从事旋转类调节阀的研发工作。调节阀材料的选择王学朋(吴忠仪表股份有限公司,宁夏吴忠)  摘要 介绍了腐蚀性介质的性质,论述了阀门壳体材料和阀内件材料的选择方法,分析了表面涂层技术的特点。  关键词 调节阀材料选择表面涂层技术  中图分类号:TH    文献标识码:BTheselectionofcontrolvalvematerialsWANGXuepeng(WuzhongInstrumentCoLtd,Wuzhong,China)Abstract:Thearitcledescribethestartpointofmaterialsselectingofvalvesfromtwoside,introducesthecharactermainerodingfluidandthematerialsselectingregularofthebodyandsubassemblies,thesurfacecoatedtechnologyisalsometionedinthefinalofthetextKeywords:controlvalvematerial’sselectsurfacecoatedtechnology 概述调节阀的材料选择主要从壳体(阀体、阀盖)和阀内组件(阀杆、阀芯和阀座)两方面考虑。阀门壳体相当于压力容器,要求能承受介质的温度、压力和腐蚀性。阀内组件主要起节流作用,因此要求耐腐蚀、耐冲刷,同时也有耐温和压力的要求。 介质腐蚀性调节阀广泛应用于石油和化工等装置上,其输送的腐蚀性介质有盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、氢氧化钠、氨、氯或海水等,各种介质的腐蚀性有很大不同。盐酸 盐酸是强酸,最容易与金属反应,因此,盐酸对金属的腐蚀最为严重。时,浓度的盐酸中,只有钽和锆等贵重金属才能耐腐蚀。在以下时,可用耐蚀、耐热镍基合金或陶瓷、玻璃和特氟隆等。硫酸 硫酸对金属的腐蚀也很严重,稀硫酸比浓硫酸的腐蚀性更大。耐硫酸腐蚀的材料有CrNiTi、CrNiMoTi、Cerpenter,durimet,号合金及高硅铸铁等。硝酸 硝酸的浓度和温度不同,不锈钢的耐蚀性也不同。一般耐硝酸的材料有CrNiTi、CrNiMoTi、durimet以及镍基合金、高硅铸铁、钽、锆、陶瓷、玻璃和特氟隆等。磷酸 磷酸的腐蚀性一般没有硫酸强,但当含有氟化物、氯化物等杂质时情况就不同。耐蚀材料有CrNiMoTi和Cerpenter(卡盼特)耐蚀及耐热镍基合金。醋酸 醋酸往往含有甲酸、酪酸、酯、醛、硫酸盐、亚硫酸盐和氟化物等。在以下时,CrNiTi可耐各种浓度的醋酸。在沸腾温度以上浓度时,采用CrNiMoTi,当醋酸含有杂质时,应用钛材。氢氧化钠 金属对碱的耐蚀性比对酸要强的多,因为在稀碱性溶液中,容易形成氧化膜。在以下时,可用CrNi。温度高时可用纯镍、蒙耐尔合金和耐蚀耐热镍基合金。氨 对于氨气和氨水除了铜和铜基合金不能用以外,其他金属都有耐蚀性(如铸铁和碳钢等)。但是,在高温高压时,氨分解出H和N,使材料产生氢脆和氮化现象,材料变脆,最好用不锈钢。氯 氯中如果有水分存在,在装置中将出现                    阀   门               年第期ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet氯或氯化氢的水溶液,加剧对金属的腐蚀,耐蚀材料只有钽和特氟隆。钛虽说可以耐湿氯气,但又不耐干氯气的腐蚀。低温干氯气,可选用铸铁和碳钢装置,而高温时,则要选用CrNiMoTi。海水 金属在海水中容易发生电化学作用,对海水介质最好用涂橡胶的铸铁或不锈钢。 材料选择选择调节阀的材料需从物理、化学、力学及材料学等方面考虑。首先应满足设备的安全可靠,其次是使用性能、寿命及经济性。但在特殊条件下,特别在高温、高压、低温和腐蚀性工况时,应选择耐高温、低温、高压及腐蚀性的材料。 壳体耐高温材料 金属在高温下长期承受载荷会发生蠕变现象,同时氧化及晶间腐蚀作用都将加剧,所以选用高温材料时,必须考虑材料的热强性及高温耐腐蚀性。适于高温条件下工作的材料有CrNiTi及CrNiMoTi等。材料在高温下的许用应力随温度的升高而下降(表~〔,〕)。表 碳钢制阀门的工作压力公称压力PNMPa介质温度最大工作压力MPa表 含钼不少于的钼钢、铬钼钢制阀门的工作压力公称压力PNMPa介质温度最大工作压力MPa表 铸铁制阀门的工作压力公称压力PNMPa介质温度最大工作压力MPa表 铜制阀门的工作压力公称压力PNMPa介质温度最大工作压力MPa  耐低温材料 选择低温材料要考虑材料的低温冲击值,常用材料有CrNi和CrNiMoTi等。耐汽蚀材料 当调节阀的压差很大时,即缩流处压力降到介质入口温度下的饱和蒸汽压以下时,将产生汽蚀现象,汽蚀现象会对阀体及阀内组件产生破坏作用。用于耐汽蚀的材料,主要是耐磨、耐冲刷的高硬度材料,如经过热处理的Cr及PH和具有紧固氧化层、韧性和疲劳强度大的铬钼钢和不锈钢等材料。耐腐蚀材料 金属材料耐腐蚀的问题,不仅与材料本身有关,还与介质的种类、温度、浓度有关,应结合具体情况适当选择。主要耐腐蚀材料有CrNiTi、CrNiMoTi、号合金、哈氏合金和钛材等(表)。 阀内组件阀内组件主要是阀瓣和阀座。在一般情况下,选用CrNi或CrNiMoTi,在大压差及含颗粒介质时,应进行硬化处理。常用处理方法有热处理和表面堆焊硬质合金等。 表面涂层技术在高温、高压、硬质颗粒冲蚀和腐蚀性的介质中,应选择普通的材料结合高性能的表面涂层技术处理材料表面。 激光熔敷NinCmSin复合功能涂层激光熔敷NinCmSin复合功能涂层(WJF涂层)是采用激光焊接的方式使涂层材料与母材熔合,该涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐冲刷、结合强度高的性能,特别适用于高温、高压、冲刷磨损严重等工况阀门的表面处理。耐高温性能 WJF涂层曾应用在航空发动机的内壁上,在以上仍具有良好的热强性。耐腐蚀性能 WJF涂层的耐腐蚀性能良好,按GB耐均匀腐蚀性检测结果见表。年第期                 阀   门                    ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet表 常用材料〔,〕名 称牌 号用 途灰铸铁HT、HT适用于PNMPa,介质温度的低压阀门球墨铸铁QT、QT适用于PNMPa,介质温度耐酸高硅球墨铸铁SQTSi适用于PN<MPa,介质温度腐蚀性介质碳素钢、、ZG、ZG适用于PNMPa,介质温度高中压阀门合金钢有色金属及合金铬钼钒钢ZGCrMo、ZGCrMoV、ZGCrMoV 有较好组织稳定性和热强性,但耐腐蚀性差,适用于温度的非腐蚀性介质铬钼钢CrMo有较好耐热性和耐腐蚀性,适用于温度不超过的石油介质铬锰氮耐酸钢ZGCrMnMoNZGCrMnMoCuN无镍少镍不锈钢,适用温度不超过的腐蚀性介质,耐尿素镍铬和镍铬钼不锈钢CrNi、CrNiMoTi 奥氏体不锈钢,具有良好抗腐蚀,抗氧化性,热强性,适于各种腐蚀性介质,温度的高温阀铜合金ZQSn、ZQA用于PNMPa,介质温度的腐蚀性介质铝合金ZL、ZL适用于PNMPa的腐蚀性介质钛和钛合金 工业纯钛和钛合金耐腐蚀性能好,强度高,低温和高温性能都稳定。但成本高,铸造困难。表 涂层耐腐蚀性对比对比材料WJF涂层CrNiPHLCrMoV腐蚀率(gmh)  涂层硬度 WJF涂层的硬度为~HV(~HRC),基本等同于CrMoV(~HRC),高于司太莱堆焊(~HRC),低于镀硬铬(~HV)、基体离子渗氮(HV以上)和基体超音速火焰喷涂WCCo(约HV)。其他性能 由于WJF涂层采用激光焊接的方式与母材熔合,结合强度不小于母材的强度,不会在使用中发生涂层脱落的现象。而且涂层材料的摩擦系数低,和其他材料相比,同等条件下卡塞和咬住的几率较低。 超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层超音速火焰喷涂(HVOF)金属陶瓷涂层主要以WCCo系和CrCNiCr系材料为代表,采用CH型超音速火焰喷涂系统通过高压燃料气体与氧气燃烧产生的超音速火焰喷涂成型,涂层组织致密、结合强度高,特别适用于耐高温、耐高压、耐冲刷、耐腐蚀工况使用的阀门的阀瓣和阀座(表)。目前,国外调节阀公司已将该技术应用在球阀和调节阀的阀内件处理中。表 HVOF涂层的性能涂层材料硬度耐高温性能结合强度耐腐蚀性能WCCo(WCCo)HV>MPaWCCoCrHV>MPaCrCNiCrHV>MPaNiCrBSiHV>MPa      低高 结语合理的选择阀门材料能够改进产品质量,降低成本,提高效率。高性能的表面涂层技术能够延长阀门使用寿命,减少停机维护时间,获得良好的经济效益。参考文献〔〕 梁忠我国电动执行机构的现状及发展动向〔J〕自动化仪表,,:〔〕 陆德民石油化工自动控制设计手册〔M〕北京:化学工业出版社,〔〕 杨源泉阀门设计手册〔M〕北京:机械工业出版社,〔〕 高荣发热喷涂〔M〕北京:化学工业出版社,(收稿日期:)                    阀   门               年第期ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet

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