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(guó)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(qiáng)度、韌性、彈性模量等力學(xué)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(zhǔn)、準(zhǔn)確光整的外形及光滑的鑄造內(nèi)流道，以便滿足數(shù)控機(jī)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(wú)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(shí)，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(hào)。
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(yíng)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(diǎn)。為了提高閥芯的耐磨性，必須使材料的表面達(dá)到一定的硬度（一般的要求≥58HRC）。因而，針對(duì)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(dǎo)閥、針閥、球閥、微型過(guò)濾器和壓力表組成水力控制接管系統(tǒng)。使用時(shí)，當(dāng)調(diào)定出口壓力后，能自動(dòng)保持穩(wěn)定出口壓力。
   本產(chǎn)品利用導(dǎo)閥自力控制，不需要其它裝置和能源，保養(yǎng)簡(jiǎn)便，壓力控制準(zhǔn)確度高，受進(jìn)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(dāng)閥門從進(jìn)口端給水時(shí)，水流過(guò)針閥進(jìn)入主閥控制室，出口壓力通過(guò)導(dǎo)管作用到導(dǎo)閥上。當(dāng)出口壓力高于導(dǎo)閥彈簧設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)閥關(guān)閉?？刂剖彝Ｖ古潘藭r(shí)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(dāng)閥門出口壓力降到導(dǎo)閥彈簧設(shè)定壓力時(shí)，導(dǎo)閥開啟，控制室向下游排水。由于導(dǎo)閥系統(tǒng)排水量大于針閥的進(jìn)水量，主閥控制室壓力下降。進(jìn)口壓力使主閥開啟。在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制室進(jìn)水、排水相同，主閥開度不變，出口壓力穩(wěn)定。
調(diào)節(jié)導(dǎo)閥彈簧即可設(shè)定出口壓力。
5.1.3 先導(dǎo)式減壓閥的遠(yuǎn)程控制口K的用途

先導(dǎo)式減壓閥中的遠(yuǎn)程控制口K有兩個(gè)作用：①遠(yuǎn)程調(diào)壓，通過(guò)油道接到另外一個(gè)減壓閥（遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和減壓閥的先導(dǎo)控制部分一樣），調(diào)節(jié)遠(yuǎn)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(duì)減壓閥的二次壓力實(shí)行遠(yuǎn)程控制調(diào)壓，但是，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的高壓力不得超過(guò)減壓閥本身導(dǎo)閥的調(diào)整壓力；②多級(jí)調(diào)壓，通過(guò)電磁換向閥外接多個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，便可實(shí)現(xiàn)多級(jí)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(dòng)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(huì)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(dá)到相應(yīng)的力學(xué)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)SH 3064《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗(yàn)及驗(yàn)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(dāng)以WCB、WCC這兩種鋼作閥體、閥蓋、閘板（閥瓣）、支架時(shí)，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(guó)標(biāo)準(zhǔn)表示的牌號(hào)，ZG 205-415、ZG 250-485、ZG 275-485是按GB/T 5631鑄鋼牌號(hào)表示方法分別對(duì)應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號(hào)。UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美國(guó)金屬與合金統(tǒng)一系統(tǒng)編號(hào)方法，分別對(duì)應(yīng)WCA、WCB、WCC的牌號(hào)。

（2）表1中常用的是WCB鋼，其標(biāo)準(zhǔn)含碳量≤0.30%，但為了獲得優(yōu)良的焊接性能和力學(xué)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(dá)標(biāo)，其殘留元素總量應(yīng)≤1%，但有碳當(dāng)量（CE）要求時(shí)此條不適用。

（4）當(dāng)閥門的連接端為焊連接時(shí)必須控制碳總量。ASTM A 216補(bǔ)充要求中規(guī)定了使用于不同場(chǎng)合的碳素鋼鑄件碳當(dāng)量的要求。但不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其工況條件，對(duì)碳當(dāng)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(duì)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(guó)的25號(hào)鋼或25Mn鋼，雖然其主要化學(xué)成分相當(dāng)于我國(guó)的25Mn鋼，但ASTM A 105對(duì)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(jìn)行材料的力學(xué)性能檢測(cè)是根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求決定的，對(duì)于低碳鋼只要化學(xué)成分合格，正火的熱處理工藝正確，其力學(xué)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(xué)性能。對(duì)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(jì)決定采用的材料應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能。根據(jù)所要求的力學(xué)性能確定回火溫度以達(dá)到材料的性能符合設(shè)計(jì)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(dá)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(duì)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?yàn)楦g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(wú)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(jìn)行，而且生成保護(hù)膜，具有保護(hù)性。例如：碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快，當(dāng)硫酸濃度大于50%時(shí)，腐蝕率達(dá)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(qiáng)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(wú)膜腐蝕：無(wú)膜全面腐蝕很危險(xiǎn)，因?yàn)樗３忠欢ㄋ俣热孢M(jìn)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(duì)均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示，但如何評(píng)價(jià)則有不同規(guī)定。

    按《石油化工企業(yè)管道設(shè)計(jì)器材選用通則》規(guī)定，介質(zhì)對(duì)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(guò)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(guò)0. 5mm的材料為不耐腐蝕性材料。

    《腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)》對(duì)均勻（全面）腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來(lái)評(píng)價(jià)，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(dòng)靈活、工作可靠，泄漏小且壽命長(zhǎng)。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(duì)于臺(tái)階式閥芯和閥孔，各圓柱面的同軸度允差為0.005～0.01mm；對(duì)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。考慮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(duì)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(yán)格的要求。若對(duì)于水壓閥則上述各項(xiàng)要求會(huì)更加高，為了達(dá)到所要求的加工精度，閥芯的加工在進(jìn)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(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、磨孔后，再光整后加工?？壮Ｓ械墓庹庸し椒ǎ壕?xì)鏜、珩磨、研磨和擠壓等。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求