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公称直径和阀门主体材料对阀门选择的影响

发布时间：2023-11-10

阀门的属性描述参数是比较多的，但大体上可以分为四类，即基本参数、结构参数、主要零部件材料和特殊要求。通过对这些参数的选择和确定，才能准确地表达应用阀门的属性。属性参数一般为阀门料单中常描述的信息内容，也是阀门数据表中表达的核心内容。其中，基本参数是描述阀门的基础参数，是决定应用阀门使用性和可靠性的核心参数，不能缺省选择。结构参数也是描述阀门的重要参数，但其中一些可以缺省选择，多数阀门厂都有足够的经验根据采购方提出的基本参数和介质条件给出合理的结构配置。主要零部件材料也是描述阀门的重要参数，会影响到阀门的使用性能和安全性。特殊要求是指对阀门提出的那些带有显著个性特征而且可以简单描述的要求，如果这些要求具有普遍性，或者需要大段的文字进行描述，则往往放在配套的项目采购技术规定中给出，或者在阀门料表/阀门数据表中简单给出，而同时在项目采购技术规定中详细给出。

上海川沪阀门在公称直径和阀门主体材料上给与以下几点参考选型建议。

1.公称直径

阀门公称直径应与连接的管道公称直径取一致，这是由工艺工程师根据工艺条件要求的流量、流速、压力降等参数并考虑装置建设的经济性决定的。影响阀门公称直径选用的因素有以下几个方面。

(1) 流量
阀门的公称直径应满足介质流量的要求

(2) 流速
在满足个质流量要求的情况下，还应满足介质对流速的限制要求。例如，应考虑介质可能出现的汽蚀、冲蚀、磨损、振动、噪声、压力降等对介质流速的限制要求。

（3）压力降
在满足介质流量及流速限制要求的情况下，还应考虑介质通过阀门产生的压力降对生产操作的影响。压力降较大时也会影响装置的运行费用。

(4)经济性
较大的公称直径会直接导致基建投资的升高。

(5)标准化系列
根据流量、流速、压力降等要求并兼顾了经济性等因素而选择的阀门直径，应就近上靠到标准化系列。

2.阀门主体材料

阀门主体材料是由管道材料工程师根据介质的温度、压力、介质性质等参数并考虑经济性等因素进行确定的，它与同一管道上的其他管道元件的材料具有等同或等效的使用性，所不同的可能仅仅是制造方法及制造标准不同。例如，当根据介质条件选择管子材料125Cr-0.5Mo铬合金钢ASTMA335 GrP11时，阀门主体材料就应该选择 ASTM A217Gr.WC6或ASTM A182 Gr.F11。ASTM A335 Gr.P11 ASTM A217 Gr.WC、ASTMA182 Gr.F11 均为125Cr-0.5Mo材料，具有几乎相同的化学成分和力学性能，也具有几乎相同的耐温性、耐腐蚀性等。所不同的只是制造标准和材料等级号不同。

由于主体材料选择的复杂性，这里不再展开介绍，仅给出一些选用原则

(1)铸铁

1.可锻铸铁仅用于介质温度为一29~343C的受压或非受压管道，同时不得用于输送介质温度高于 150C或表压大于 2.5MPa 的可燃流体介质和任何温度压力条件下的有毒介质并不得用于输送温度和压力循环变化或管道有振动的条件下。
2.可银铸铁用于不受压的阀门手轮和地下污水管道。
3.球墨铸铁应用的限制条件同可银铸铁，常用于工业用水管道中的阀门阀体

(2)普通碳素钢

1.沸腾钢应限用在设计压<0.6MPa、设计温度为0250C的条件下，并不得用于易燃或有毒的流体管道，也不得用于石油液化气介质和有应力腐蚀的环境中。

2.镇静钢应限用在设计温度为 0~400C范围内。当它用于有应力腐蚀开裂敏感的环境时，本体硬度应不大于 160HB，焊缝硬度应不大于 200HB，并对本体和焊缝进行 100%无损探伤。

3。用于压力管道的沸腾钢和镇静钢，其含碳量不得大于0.%

(3)优质碳素钢

1.用于有碱应力腐蚀开裂(包括输送氨、胺或性)倾向的环境中时，应考虑有发生碱脆的可能性，故应符合其他相关规范的规定和限制。

2.用于有化物应力腐蚀开裂倾向的环境中时，应进行焊后应力消除热处理，应考虑有发生SSC的可能性。材料应符合NACE MR0103/NACE MR0175和其他相关规范的要求。

③用于均匀腐蚀介质环境时，应限制腐蚀速率，满足阀门使用寿命要求，同时将预期的腐蚀速率或要求的腐蚀余量传递给阀门生产商。

④碳素钢、碳锰钢和锰钒钢在425℃及以上温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的可能性，因此最高工作温度不得超过425℃。

⑤临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性。高温下(指200℃及以上温度)选材时应满足API941和其他相关规范的要求。用于高压临氢、交变载荷情况下的碳素钢材料应是经过炉外精炼的材料。

⑥含碳量大于0.3%的碳钢不应用作焊连接的阀门及其元件。

⑦用于低温介质环境时，应按相应的设计规范要求(例如GB/20801、ASME B31.3等)做低温冲击韧性试验。

(4)铬钼合金钢
①碳钼钢(C-0.5Mo)在468℃的温度下长期工作时，其碳化物有转化为石墨的倾向，因此限制其最高长期工作温度不超过468℃。

②用于均匀腐蚀介质环境下时，应限制腐蚀速率，满足阀门使用寿命要求，同时将预期的腐蚀速率或要求的腐蚀余量传递给阀门生产商。

③临氢操作时，应考虑发生氢损伤的可能性。高温下(指200℃及以上温度)选材时应满足API941和其他相关规范的要求。在高温H?+H?S介质环境下工作时，应根据Nelson曲线和Couper曲线确定其使用条件。

④应避免在有应力腐蚀开裂倾向的环境中使用。

⑤对于2.25Cr-1Mo材料，在400～550℃温度区间内长期工作时，应考虑发生回火脆性的可能性。此情况下应根据相关的规范对材料中的敏感元素含量进行控制。

⑥铬钼合金钢一般应是电炉冶炼十炉外精炼的材料。

(5)不锈耐热钢

①含铬12%以上的铁素体不锈钢在400～550℃的温度区间内长期工作时，应考虑产生475℃回火脆性的可能性。因此，在上述条件下应用此类不锈钢时，应将其弯曲应力、振动和冲击载荷降到敏感载荷以下，或者不在400℃以上使用。

②含铬16%以上的高铬不锈钢和含铬18%以上的高铬镍不锈钢在540～900℃的温度区间长期工作时，应考虑防止发生σ相析出，从而引起室温下材料的脆化和高温下材料蠕变强度的下降问题。有资料指出，σ相析出一般发生在铁素体不锈钢中，对于奥氏体不锈钢，只要控制其铁素体含量(一般为3%～8%)即可减缓或避免。

③奥氏体不锈钢在加热冷却的过程中，经过540～900℃的温度区间时，应考虑防止产生晶间腐蚀倾向。当有敏感的腐蚀介质存在时，应选用稳定型(含稳定化元素Ti和Nb)或超低碳型(C<0.03)奥氏体不锈钢。

④奥氏体不锈钢在接触湿的氯化物时，有应力腐蚀开裂和点蚀的可能。应避免接触湿的氯化物，或者控制物料和环境中的氯离子浓度不超过50×10-6。

⑤奥氏体不锈钢与铅、锌或它们的化合物在其熔点温度以上接触时，有发生晶间腐蚀破坏的敏感性。因此，高温下应避免与这些材料直接接触。

⑥奥氏体不锈钢使用温度超过525℃时，其含碳量应大于0.04%。

⑦对有剧烈环烷酸腐蚀的介质环境，应选用含钼的奥氏体不锈钢(如316、316L)。

⑧对于高温尿素介质环境，应控制含钼奥氏体不锈钢中的钼含量不低于2.5%,且铁素体含量不大于0.6%。

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