高温高压差下阀门材料的选择

高温高压差下阀门材料的选择

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材料是至关重要的因素，如材料的性能、蠕变、热膨胀率、抗氧化性、耐磨性、热擦伤性及热处理温度等。这些是首先要注意的。在427摄氏度高温下，蠕变和断裂是材料破坏的主要因素之一。对于碳素钢，当长期暴露在427摄氏度以上时，钢中的碳化相可能转变为石墨，而对于奥氏体不锈钢只有当含C量超过0.4%时，才可以用于528摄氏度工况下。

在高温下使用的阀门在设计时，应分别计算阀体材料的抗拉强度、蠕变、高温时效等参数。而对于阀内件的设计，还应考虑材料在高温时的硬度、配合部件的热膨胀系数、导向部件的热硬度差、弹性变形、塑性变形等。在设计时，应给予适当的安全和可靠的系数，熟悉高温下材料的蠕变率，以选取合适的应力，使材料总的蠕变在正常使用范围内，以防止断裂；或是允许材料产生微变形但不影响导向零件的正常使用。

设计高温工况下使用的控制阀，选择好材料的热硬度并防止金属硬度变化，可以降低阀内件表面的磨损，提高控制阀在冲蚀及气蚀的恶劣工况下的使用寿命。在高压差条件下，流体的大部分能量集中在阀内节流部位及其附近释放，而高温下使用的阀门大部分材料的机械性能变差，材料变软，大大影响了阀内件的使用寿命，因此，选择合适的材料，对于提高阀门的使用寿命至关重要。另外还要考虑高温时效对材料物理性能的影响，如韧性和晶间腐蚀的变化。当使用温度达到或超过热处理温度时，阀内件会产生退火，硬度降低等问题，防止材料硬度发生变化，最高温度极限的选择必须在一个安全的范围内。而相同的介质，在高温下其分子的活动性相对活跃，某些具有一般腐蚀性的介质可能对阀体及阀内件金属材料带来严重的腐蚀破坏，介质以高速的离子状态渗入金属的内部，使材料的特性发生改变。因此对材料的选择，要考虑多因素下所产生的失效性。

在常温但高压差有情况下，也应对材料的性能进行评估，以满足特定工况的要求。一般情况下，在常温工况，当阀前后压差超过15bar时应将阀芯与阀座之间的密封面堆焊司太莱合金或更高要求的合金，对于弱腐蚀性的介质，可选用420QT(淬火+回火)

等。

高压差与高流速会带来严重的冲蚀或气蚀，因此，对于阀内件的材料要求非常高，对于阀笼应考虑使用不锈钢表面渗氮(HRC70)处理，使之具有较强的耐冲蚀性提高阀门流量的精度

和使用寿命。

一般非金属材料无法承受高温，但柔性石墨可以承受700摄氏度高温，所以在高温工况下使用的阀门，一般使用柔性石墨做为密封材料，柔性石墨具有良好的高

温密封性，但也会增加密封部位的磨擦系数。

阀内件常用材料的最高使用温度和硬度

材料上限：摄氏度使用硬

度

316 316

HRC14

因科镍(Inconel)合

金649 HRC35--37

Hl*

蒙乃尔(Monel)合

金 482 HRC27--35

HRC30--38

HRC35(649摄氏度)

哈氏合金(Hastelloy)B 371 HRC14 哈氏合金(Hastelloy)C 538 HRC23

钛合

金316 HRC28

----35(常温)

P#

Stellite6# 649 HRC38

铬化硼

6# 649 HRC44

蒙乃尔(Monel)合金 482 HRC27

HRC30--38

HRC35(649摄氏度)

哈氏合金

(Hastelloy)B 371 HRC14

哈氏合金(Hastelloy)C 538 HRC23

钛合

金316 HRC28

----35(常温)

Stellite6# 649 HRC38

6# 649 HRC44

钛合

金316 HRC28

----35(常温) Mz3[6z$

P#

Stellite6# 649 HRC38

铬化硼

6# 649 HRC44

416型不锈

钢427 HRC37--42 440型不锈钢427 HRC50