阀门部件材料选择

阀门材料的选择

阀门的使用温度是由制造阀门的材质所确定的。另见阀门常用材料使用温度表。

选择阀门主要零件的材料， 首先应考虑到工作介质的物理性能 （温度、压力）和化学性能 （腐 蚀性）等。同时还应了解介质的清洁程度（有无固体颗粒） 。除此之外，还要参照国家和使 用部门的有关规定和要求。

许多种材料可以满足阀门在多种不同工况的使用要求。 但是，正确的、 合理的选择阀门的材 料，可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。 在阀门零件材料的划分中，最一般的 方法是按壳体所使用的材料划分： 如铸铁阀， 壳体材料用灰铸铁、 可锻铸铁或球墨铸铁制成 的阀门；钢阀，壳体用碳素钢、合金钢或不锈耐酸钢制成的闪；钛阀，壳体用钛合金制成的 阀门；铜阀，壳体用铜合金制成的阀门；铝阀，壳体用铝合金制的阀门；塑料阀，壳体用塑 料制成的阀门；陶瓷阀，壳体内衬有陶瓷的阀门，等等。

1 铸铁阀门

铸铁阀以其价格低廉， 制造工艺简单， 有较好的耐腐蚀性能， 广泛应用于国民经济各个部门， 是水道、建筑设备、煤气设备、船舶、消防设备、石油化工设备、炼铁设备、食品加工设备 等不可缺少的管路附件。铸铁阀的工作温度范围通常中从环境（室温）温度到 225C以下。

但是，由于灰铸铁是脆性材料，限制了铸铁阀的使用范围。

在铸铁阀门中， 由于可锻铸铁和球铸铁内部显微组织的改变， 可锻铸铁的组织近表层为铁素 体，中心部为珠光体，与软钢的组织大致相同。球墨铸铁是经过添加元素和变质处理， 且在

铸过程中获得球状石墨， 因此，其力学性能比普通灰铸铁要好得多， 其使用工作压力可更高 些。

通常，铸铁阀门的使用范围规定如下：

1） 用于公称压力PN< I.OMPa，工作温度为一10〜200C,工作介质为水、海水、蒸汽、 空气、煤气、油品等，通常选用牌号为 HT200、 HT250、 HT300、 HT350 的灰铸铁 阀。

2） 用于公称压力PN < 2.5MPa ,工作温度为一30〜300C,工作介质为水、海水、蒸汽、 空气、煤气、油品等，通常选用牌号为 KTH300-06 、 KTH330-08 、 KTH350-10 的可 锻铸铁阀。

3） 用于公称压力PN < 4.0MPa ,工作温度为一30〜350C,工作介质为水、海水、蒸汽、 空气、煤气、油品等，通常选用牌号为 QT400-15、 QT450-10、 QT500-7 的球墨铸铁 阀。

2 铸钢阀门

由于使用钢材的种类不同， 钢阀所适用的介质也大不相同， 尽管钢阀的价格比较昂贵， 但由 于钢是一种塑性材料，适用范围广，可以在多种介质中应用，如钨、饱和蒸汽和热蒸汽、高 温和低温油品、液化气体、腐蚀性强的介质等，因此应用非常广泛。

碳钢， 由于其力学性能和综合使用性能优异， 因此，其使用范围更广， 通常还包括铸铁阀及

青铜阀（广泛应用于一180 C以下）使用的工况条件。一般在重要的设备、装置和管道上都 采用坚固可靠的钢制阀门。 在介质为可燃性气体、 液体，毒性气体、 液体，易燃易爆性介质， 压缩气体，液化气体，动力装置的管道上，以及其它类似的场合，必须使用钢制阀门。 特碳钢和低镍合金钢可用于工作温度低于零度的工况， 但不能使用到深冷的区域。 用这些材 料制造的阀门，可能适用于海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介质。

耐腐蚀钢材包括不锈钢、 特种不锈钢、“蒙乃尔”合金，哈斯特洛依“ B”，哈斯特洛依“ C”, 不锈耐酸钢等。

不锈钢耐酸钢阀门可以广泛应用于化工和食品行业。如输关醋酸、硝酸、硫酸、碱、西漂白 液、食品、果汁、碳酸、制革液和其它许多化工产品的管路上。超低碳奥氏体不锈耐酸钢阀 门，通常用于在低温下输送液态气体，如天然气、沼气、氧气和氢气等。特种不锈钢阀门有 很好的耐腐蚀性能，通常用于输送各种温度和浓度的硫酸的管道和装置上。 “蒙乃尔”合金

阀门，主要用于输送碱、 盐溶液， 食品和许多无机酸， 特别是硫酸和氢氟酸的管道和装置上。 此外， 这类阀门还可用于蒸汽和海水的管道上。 镍阀， 对于碱和盐溶液具有极强的耐腐蚀能 力，通常用在产品输送中，要求确保高纯度的工况。 “哈氏”合金阀门，主要用于输送氯化

铵、氯化锌、硫酸铝、硫酸铵、盐酸等强腐蚀性介质的管道和装置上。

阀门按阀体材料分类

1） 金属材料阀门：其阀体等零件由金属材料制成。如铸铁阀、碳钢阀、合金钢阀、铜合 金阀、铝合金阀、铅合金阀、钛合金阀、蒙乃尔合金阀等。

2） 非金属材料阀门：其阀体等零件由非金属材料制成。如塑料阀、陶瓷阀、搪阀、玻璃 钢阀等。

3） 金属阀体衬里阀门：阀体外形为金属，内部凡与介质接触的主要表面均为衬里，如衬 胶阀、 衬塑料阀、衬陶阀等。阀体的材料种类和适用工况

阀体的材料种类繁多，适用于各种不同的工况。

阀体的常用材料有灰铸铁、黑心可锻铸铁、球墨铸铁、碳素钢、低温碳钢、合金钢、奥氏体 不锈钢、蒙乃尔合金、铸铜合金等：

1. 灰铸铁

灰铸铁，适用于工作温度在 -15~+200 C之间，公称压力 PN< 1.6MPa的低压阀门。

2. 黑心可锻铸铁

黑心可锻铸铁，适用于工作温度在 -15~+250 C之间，公称压力 PN< 2.5MPa的中低压阀门。

3. 球墨铸铁

球墨铸铁，适用于工作温度在 -30~+350 C之间，公称压力 PN < 4.0MPa的中低压阀门。

4. 碳素钢

碳素钢（WCA、WCB、WCC），适用于工作温度在-29~+425 C之间的中、高压阀门，其中16Mn、

30Mn工作温度为-40~+450 C之间，常用来代替 ASTM A105。

5. 低温碳钢

低温碳钢（LCB），适用于工作温度在-46~+345 C之间的低温阀门。

6. 合金钢

合金钢阀门（WC6、WC9）,适用于工作温度在-29~+595 C之间的非腐蚀性介质的高温高压阀 门；WC5、WC12适用于工作温度在-29~+650 C之间的腐蚀性介质的高温高压阀门。

7. 奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢，适用于工作温度在 -196~600 C之间的腐蚀性介质的阀门。

8. 蒙乃尔合金

蒙乃尔合金阀门，主要适用于含氢氟介质的阀门。

9. 铸铜合金

铸铜合金，主要适用于工作温度在 -273~+200 C之间的氧气管路用阀门。

以上列举的是阀体常用材料中的大类， 具体每类材料中， 又有很多不同牌号， 各种不同牌号 又适用于各种不同的压力等级。 因此， 在选择阀门的阀体材料时， 应根据不同的用途和不同 的压力等级，确定适合于工况需要的阀体材料。

此外， 阀体材料还有哈氏合金、 钛合金 （钛阀门 ）、铝合金（铝阀门 ）；塑料（塑料阀门 ）；陶瓷（陶

瓷阀门 ）等等。 紧固件材料

紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。紧固件在阀门上直接承受压力， 对防止介质外流起

关重要作用，因此选用的材料必须保证在使用温度下有足够的强度与冲击韧性。

根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按下表选择。

名称 公称压力

PN(MPa) 介质温度「C)

300 350 400 425 450 530

螺栓 1.6— 2.5 A3 35 30CrMoA ——

螺栓

双头螺栓 4.0—10.0 35 35CrMoA 1 25Cr2MoVA

16.0- 20.0 30CrMoA

35CrMoA [25Cr2MoVA

1.6— 2.5

A3

30 35 ——

螺母 4.0—10.0 30 35 35CrMoA

16.0- 20.0 35 35CrMoA

选用合金钢材料时必须经过热处理。 对紧固件有特殊耐腐蚀要求时， 可选用Cr17Ni2、2Cr13、

1Cr18Ni9等不锈耐酸钢。垫片材料

垫片是用来充填两个结合面（如阀体和阀盖之间的密封面） 间所有凹凸不平处，以防止介质

从结合面间泄漏。

1、 对垫片的要求

垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度， 以保证密封。同时要具有良

好的耐腐蚀性。

2、 垫片材料的种类和选择

垫片可分为软质和硬质两种，软质一般为非金属材料，如硬纸板、橡胶、石棉橡胶板，聚四 氟乙烯等。硬质一般为金属材料或者金属包石棉、金属与石棉缠绕的等。

垫片的形状有很多， 有扁平的、圆形的、椭圆形的、齿形的、透镜式的以及其他特殊形状的。

垫片材料选择见下表:

垫片材料 介质 应用范围

压力（MPa 温度（C）

厚纸板 水、油类 < 10 40

油浸纸板 水、油类 < 10 40

橡胶板 水、空气 < 6 50

石棉板 蒸汽、煤气 < 6 450

聚四氟乙烯 腐蚀性介质 < 25 200

橡胶石棉板XB-450 水蒸气、空气、煤气 < 60 450

XB-350 水蒸气、空气、煤气 < 40 350

XB-200 水蒸气、空气、煤气 < 15 200

耐油橡胶石棉板 油类 160 30

08钢与XB-450充填 蒸汽 100 450

08钢与XB-350充填 蒸汽 40 350

1Cr13、0Cr13石棉充填 蒸汽 100 300

08钢与耐油橡胶石棉充填 油类 100 350

铜 水蒸气、空气 100 250

铝 水蒸气、空气 64 350

10钢、20钢 水蒸气、油类 200 450

1Cr13 蒸汽 200 550

1Cr13Ni9 蒸汽 200 600

金属垫片的材料一般用 08、10、20优质碳素钢和1Cr13、1Cr18Ni9不锈钢，加工精度和表

面光洁度要求较高，适用于高温高压阀门。 非金属垫片材料一般塑性较好，用不大的压力

就能达到密封。适用于低温低压阀门。阀门密封面材料 密封面是阀门产品最关键的工作面， 阀门密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命， 门密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。

阀门密封面材料通常分软质材料和硬密封材料两大类：

、软质材料

1、橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）

2、塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）

、硬密封材料

1、 铜合金（用于低压阀门）

2、 铬不锈钢（用于普通高中压阀门）

3、 司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）

4、 镍基合金（用于腐蚀性介质）通常阀