減壓閥主要構(gòu)件的材料選擇

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5.1 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹

5.1.1 閥體（殼體）的材料選擇

以液壓油為工作介質(zhì)的普通液壓閥中閥體的材料絕大多數(shù)為孕育鑄鐵（如HT250、HT300等）或者是球墨鑄鐵（如QT400-15、QT500-3等），少量采用合金鑄鐵和蠕墨鑄鐵，油道多數(shù)為鑄造成型。液壓件鑄件毛坯要有足夠的強度、韌性、彈性模量等力學性能及致密性，以便承受較高的工作壓力；鑄造毛坯要有精度的定位基準、準確光整的外形及光滑的鑄造內(nèi)流道，以便滿足數(shù)控機床、加工中心等加工手段的要求并減小系統(tǒng)壓力損失；鑄件內(nèi)腔應(yīng)該清潔，無任何殘砂、銹蝕、氧化皮和其他雜物，以便提高閥及系統(tǒng)工作的可靠性。


注：
1.XH、JH、FH分別表示閥體上鑲膠圈、襯膠、襯氟，但閥板均為不銹鋼（P板）。
2.本廠產(chǎn)品出廠時，一般選用丁腈橡膠（即X或J）；用戶如有其他要求，應(yīng)注明材料品種或代號。
5.1.2 閥芯與閥套的材料選擇

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥油壓閥中閥芯、閥套等精密零件一般選用45鋼、40Cr、Cr12MoV、12CrNi3A、18CrMnTi、18CrNiWA及GCr15等工具鋼、高合金結(jié)構(gòu)鋼、鋼及軸承鋼等材料。要求材料具有良好的耐磨性、線脹系數(shù)和變形量小等優(yōu)點。為了提高閥芯的耐磨性，必須使材料的表面達到一定的硬度（一般的要求≥58HRC）。因而，針對不同的材料可選用淬火、滲碳、滲氮等不同的熱處理手段。
由主閥、導閥、針閥、球閥、微型過濾器和壓力表組成水力控制接管系統(tǒng)。使用時，當調(diào)定出口壓力后，能自動保持穩(wěn)定出口壓力。
   本產(chǎn)品利用導閥自力控制，不需要其它裝置和能源，保養(yǎng)簡便，壓力控制準確度高，受進口壓力和流量影響小，減壓穩(wěn)壓可靠。
   本系列閥門產(chǎn)品廣泛用于高層建筑、生活區(qū)等供水管網(wǎng)系統(tǒng)及城市供水工程。



工作原理：
    當閥門從進口端給水時，水流過針閥進入主閥控制室，出口壓力通過導管作用到導閥上。當出口壓力高于導閥彈簧設(shè)定值時，導閥關(guān)閉?？刂剖彝Ｖ古潘藭r主閥控制室內(nèi)壓力升高并關(guān)閉主閥，出口壓力不再升高。
   當閥門出口壓力降到導閥彈簧設(shè)定壓力時，導閥開啟，控制室向下游排水。由于導閥系統(tǒng)排水量大于針閥的進水量，主閥控制室壓力下降。進口壓力使主閥開啟。在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制室進水、排水相同，主閥開度不變，出口壓力穩(wěn)定。
調(diào)節(jié)導閥彈簧即可設(shè)定出口壓力。
5.1.3 先導式減壓閥的遠程控制口K的用途

先導式減壓閥中的遠程控制口K有兩個作用：①遠程調(diào)壓，通過油道接到另外一個減壓閥（遠程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和減壓閥的先導控制部分一樣），調(diào)節(jié)遠程調(diào)壓閥的彈簧力，即可調(diào)節(jié)減壓閥諸法心上端的也壓力，從而對減壓閥的二次壓力實行遠程控制調(diào)壓，但是，遠程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的高壓力不得超過減壓閥本身導閥的調(diào)整壓力；②多級調(diào)壓，通過電磁換向閥外接多個遠程調(diào)壓閥，便可實現(xiàn)多級調(diào)壓。
  閥門的主體是指承受介質(zhì)壓力的閥體、閥蓋（或端蓋）、閘板（或閥瓣）。其中，閥體和閥蓋（端蓋）是承受介質(zhì)的承壓件，閘板（閥瓣）是控制介質(zhì)流動的控壓件。



內(nèi)件是指接觸介質(zhì)的閥桿和閘板(閥瓣)、閥座兩者的密封面。

    承壓件的定義是：一旦它們失效，其所包容的介質(zhì)會釋放到大氣中的零件。因此，所用的材料必須能在規(guī)定的介質(zhì)溫度、壓力作用下達到相應(yīng)的力學性能、耐腐蝕性和良好的冷、熱加工工藝性。

    大多數(shù)閥門的閥體、閥蓋（端蓋）、閘板（閥瓣）形狀比較復雜，因此采用鑄件較多，只有某些小口徑閥門根據(jù)閥類的不同或特殊工況的要求采用鍛件。

鋼制閥門的主體材料

1、碳素鋼

    碳素鋼適用于非腐蝕性介質(zhì)，在某些特定的條件下，例如某些有腐蝕性的介質(zhì)在一定范圍內(nèi)的溫度濃度條件下也可采用碳素鋼。

碳素鋼的適用溫度范圍：-29~425℃。中石化標準SH 3064《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》規(guī)定碳素鋼制閥門的適用溫度范圍為-20~425℃，其下限定為-20℃的依據(jù)是GB 150《鋼制壓力容器》。但當以WCB、WCC這兩種鋼作閥體、閥蓋、閘板（閥瓣）、支架時，這兩種鋼的適用溫度下限為-29℃。

常用的碳素鋼鑄件和鍛件材料見表1-1。注：

（1）表1中WCA、WCB、WCC是按美國標準表示的牌號，ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631鑄鋼牌號表示方法分別對應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美國金屬與合金統(tǒng)一系統(tǒng)編號方法，分別對應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號。

（2）表1中常用的是WCB鋼，其標準含碳量≤0.30%，但為了獲得優(yōu)良的焊接性能和力學性能，其含碳量應(yīng)控制在0.25%左右。

（3）殘留元素Cr、Ni、Mo、V、Cu也是必須控制并達標，其殘留元素總量應(yīng)≤1%，但有碳當量（CE）要求時此條不適用。

（4）當閥門的連接端為焊連接時必須控制碳總量。ASTM A 216補充要求中規(guī)定了使用于不同場合的碳素鋼鑄件碳當量的要求。但不同的產(chǎn)品標準根據(jù)其工況條件，對碳當量的要求也不同，如API 6D則要求爐前分析CE≤0.43，成品分析CE≤0.45。同樣為了保證焊接性能API 6D對焊接端的碳素鋼鑄件含碳量也作了規(guī)定，爐前分析CE≤0.23%，成品分析CE≤0.25%。

（5）ASTM A 105并不是我國的25號鋼或25Mn鋼，雖然其主要化學成分相當于我國的25Mn鋼，但ASTM A 105對雜質(zhì)元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的關(guān)系和材料的熱處理都有控制要求。

（6）鍛鋼閥門是否需要進行材料的力學性能檢測是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求決定的，對于低碳鋼只要化學成分合格，正火的熱處理工藝正確，其力學性能就一定的，不像中碳鋼和高碳鋼可以按淬火后的不同回火溫度得到不同的力學性能。對于鍛造高壓閥門如PN16.0MPa、PN32.0MPa或更高壓力的鍛鋼閥同設(shè)計決定采用的材料應(yīng)達到的力學性能。根據(jù)所要求的力學性能確定回火溫度以達到材料的性能符合設(shè)計要求。、



2、不銹鋼

2.1奧氏體不銹鋼

閥門中常用的不銹鋼是奧氏體不銹鋼，適用溫度范圍很廣，低溫可用于-296℃（液氦），高溫可達到816℃，常用的溫度范圍為-196℃（液氮）至700℃。

奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、高溫抗氧化性和耐低溫性能。因此，奧氏體不銹鋼廣泛用于制作耐腐蝕閥門、高溫閥門和低溫閥門。

    奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性是相對的，不是什么樣的腐蝕介質(zhì)它都能承受。金屬的腐蝕現(xiàn)象或所謂的耐腐蝕性是根據(jù)腐蝕性介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流速等環(huán)境條件，以及金屬本身的性質(zhì)，即含有成分、加工性、熱處理等諸因素的差異而分別有不同的腐蝕狀態(tài)和腐蝕速度。例如不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，可是因為腐蝕環(huán)境或使用條件的不同，也可能發(fā)生意想不到的腐蝕破壞事故。因此，應(yīng)充分地了解腐蝕介質(zhì)和耐腐蝕材料，才能選擇合適的耐腐蝕材料。

2.1.1金屬的腐蝕形態(tài)

金屬的腐蝕形態(tài)可分為兩大類：均勻（全面）腐蝕和局部腐蝕，均勻（全面）腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。

（1）全面成膜腐蝕：腐蝕在金屬的全部或大部分面積上進行，而且生成保護膜，具有保護性。例如：碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快，當硫酸濃度大于50%時，腐蝕率達到大值，此后濃度再繼續(xù)增大腐蝕率反而下降。這是由于濃硫酸的強氧化性，在鋼鐵的表面生成一層組織致密的鈍化膜，這種鈍化膜不溶于濃硫酸，從而起到了阻礙腐蝕作用。

（2）無膜腐蝕：無膜全面腐蝕很危險，因為它保持一定速度全面進行腐蝕。

    （3）局部腐蝕：局部腐蝕的形態(tài)有十三種，如縫隙腐蝕、脫層腐蝕、晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕等等。據(jù)調(diào)查，化工裝置中局部腐蝕約占70%。在諸多局部腐蝕的形態(tài)中與閥門制造有關(guān)且常見的是晶間腐蝕。

    一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示，但如何評價則有不同規(guī)定。

    按《石油化工企業(yè)管道設(shè)計器材選用通則》規(guī)定，介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率，管道金屬材料的耐腐蝕能力可分為下列四類：

年腐蝕率不超過0.05mm的材料為充分耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率在0.05~0.1mm的材料為耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率在0.1~0.5mm的材料為尚耐腐蝕性材料；

    年腐蝕率超過0. 5mm的材料為不耐腐蝕性材料。

    《腐蝕數(shù)據(jù)手冊》對均勻（全面）腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來評價，見表1-2。


5.1.4 液壓閥主要構(gòu)件加工工藝

閥類元件要求閥芯在閥體孔內(nèi)移動靈活、工作可靠，泄漏小且壽命長。在油壓閥中，通常各種滑閥的配合間隙為0.005～0.035mm，配合間隙公差為0.005～0.015mm；其圓度和圓柱度的允許一般為0.002～0.008mm；對于臺階式閥芯和閥孔，各圓柱面的同軸度允差為0.005～0.01mm；對于平板閥閥芯與閥座的平面度誤差應(yīng)該不大于0.0003mm；閥芯與閥孔的配合表面，一般要求粗糙度為Ra的值為0.1～0.2μm?？紤]到孔的加工比外圓困難，一般規(guī)定閥芯外圓的表面粗糙度Ra為0.1μm,閥孔內(nèi)圓表面的Ra值為0.2μm.

可見，對于閥芯和閥孔的形狀精度，位置精度及其表面粗糙度都有較嚴格的要求。若對于水壓閥則上述各項要求會更加高，為了達到所要求的加工精度，閥芯的加工在進行車、銑、磨后，后還需要光整加工。閥芯外圓常用的加工方法有研磨和高光潔度磨削。閥孔的加工一般在進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、磨孔后，再光整后加工?？壮Ｓ械墓庹庸し椒ǎ壕氱M、珩磨、研磨和擠壓等。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求