阀门阀体材料的适宜工作温度

阀门阀体材料的适宜工作温度

1综述

阀门设计和选材时必须重点考虑的问题之一是调节阀的工作温度。为了规范阀门主体材料的适宜工作温度，从各种类型的阀门用钢和合金牌号的材料性能方面对我国石油化工、化工、化肥、电力及冶金等行业用的阀门主体材料的适宜工作温度及相关要求作出了明确的规定，供阀门产品设计、制造及检验时用。另外，从技术管理和生产管理及物资采购等方面考虑，对每种类型的钢应选用综合性能良好的，不宜选用过多的钢号和合金牌号，以防造成混乱。

2低温工况

2.1超低温阀门材料

超低温阀门（-254（液氢）～-101℃（乙烯））主体材料必须选用面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜合金或铝合金，其热处理后的低温力学性能，特别是低温冲击韧性必须达到标准的要求。下列奥氏体不锈钢可用于制造超低温阀门。ASTM A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L，ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D。超低温阀门的阀体、阀盖、闸板或阀瓣等在精加工前，必须在液氮（-196℃）中进行深冷处理。

2.2低温阀门材料

适用于低温阀门（-100～-30℃）的主体材料有低温奥氏体不锈钢和低温承压件用铁素体和马氏体钢。低温用奥氏体不锈钢有ASTM A351

CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L，ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D。低温承压件用铁素体和马氏体钢有ASTMA352LCA（-32℃）、LCB、LCC（-46℃）、LC1（-59℃）、LC2、LC211（-73℃）和LC3（-100℃）。ASTMA352标准中的材料初级价格较低，但是其冶炼时化学成分必须有可靠且要求十分严格的工厂内控标准。其热处理工艺复杂，需要多次作调质处理，方能达到标准要求的低温冲击韧性的要求，生产周期长。低温冲击韧性达不到标准要求时，不允许投料作低温钢使用。

因此，只有在生产批量大，并且可成炉冶炼时才采用，而在一般情况下选用奥氏体不锈钢。

3非腐蚀工况

阀门工作介质为水、蒸汽、空气和油品等非腐蚀性物质时，一般采用碳素钢。阀门用碳素钢系指ASTMA216标准中的WCB、WCC铸钢和ASTM A105锻钢。阀门用碳素钢适宜工作温度为-29～425℃。但是为了安全，考虑到介质的工作温度有可能波动，因此，一般碳素钢的使用温度不应超过400℃。

4腐蚀工况

4.1铬-钼系高温钢

阀门选用的Cr-Mo高温铸钢主要是采用ASTM A217标准中的WC6、WC9和C5（ZG1Cr5Mo），其对应的轧材分别为ASTM A182中的F11、F22和F5。

（1）低铬级铬-钼钢低铬级铬-钼钢有WC6、WC9、F11和F22，其

适用的工作介质为水、蒸汽和氢气，不宜用于含硫油品。WC6和F11适宜工作温度为-29～540℃，WC9和F22适宜工作温度为-29～570℃。（2）铬五钼高温钢铬五钼高温钢有C5（ZG1Cr5Mo）和F5，其适用的工作介质为水、蒸汽、氢气和含硫油品等。C5（ZG1Cr5Mo）如果用于水蒸汽时，其最高工作温度为600℃。用于含硫油品等工作介质时，其最高工作温度为550℃。因此，规定C5（ZG1Cr5Mo）的工作温度为≤550℃。

4.2不锈耐酸钢

不锈耐酸钢是指用于石化及化工、化肥行业中抗硝酸、硫酸、醋酸及有机酸等耐腐蚀性的铬镍或铬镍钼不锈耐酸钢。不锈耐酸钢铸钢主要是采用ASTM A743或ASTM A744标准中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等，其对应的轧材分别为ASTM A182标准中的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美国UNS N08020。（1）Cr-Ni不锈钢Cr-Ni类不锈耐酸钢有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和F347，其适用于工作介质为硝酸等氧化性酸。其最高工作温度≤200℃。

（2）Cr-Ni-Mo不锈钢Cr-Ni-Mo类不锈耐酸钢有CF8M、CF3M、F316和F316L，其适用于工作介质为醋酸等还原性酸。CF8M，CF3M等可以代替CF8和CF3，但CF8、CF3不能代替CF8M和CF3M。所以，美国等国家不锈耐酸钢阀门主要用CF8M、CF3M，其最高工作温度≤200℃。

（3）CN7M合金CN7M合金具有较好的全面耐蚀性，它广泛地应用

4.3耐蚀镍基合金

耐蚀镍基合金阀门主要是选用ASTMA494标准中的铸造蒙乃尔合金（M35-1）、铸镍合金（CZ-100）、英康乃尔合金（CY-40）、哈氏合金B（N-12MV、N-7M）及哈氏合金C（CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、

CW-2M）。

用于耐蚀蒙乃尔合金阀门的蒙乃尔合金轧材主要为UNS N04400（Monel 400）和UNSN 05500（Monel K500）。铸镍合金无对应的轧材，英康乃尔合金的轧材为Inconel600和Inconel625等。

（1）蒙乃尔合金

蒙乃尔合金（Monel）具有较高的强度和韧性，特别是具有优异的抗还原酸及强碱介质和海水等腐蚀的性能。因此，通常用于制造输送氢氟酸、盐水、中性介质、碱盐及还原性酸等介质的设备和阀门，也适用于干燥氯气、氯化氢气、425℃高温氯气及450℃高温氯化氢气等介质，但不抗含硫介质和氧化性介质（如硝酸及含氧高的介质）的腐蚀。整体是蒙乃尔合金的阀门材料代号为MM，内件是蒙乃尔合金的阀门，壳体为碳素钢时阀门材料代号为C/M、壳体为CF8时阀门材料代号为P/M、壳体为CF8M时阀门材料代号为R/M。蒙乃尔合金M35-1、Monel400和MonelK500合金的适宜工作温度为-29～40℃。

（2）铸镍合金

铸镍合金（CZ-100）的化学成分为95%Ni和1100%C，其无对应的轧材。当CZ-100用于高温高浓度或无水碱溶液中时，具有优异的耐蚀性能。CZ-100常用于在高腐蚀浓度（包括熔融无水苛性钠）的氯碱生产中以及用于不能有铜和铁等金属污染产品的场合。铸镍合金CZ-100阀门的材料代号为Ni。CZ-100合金适宜工作温度为-29～316℃。

（3）英康乃尔合金