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公稱直徑和閥門主體材料對閥門選擇的影響

發布時間：2023-11-10

閥門的屬性描述參數是比較多的，但大體上可以分為四類，即基本參數、結構參數、主要零部件材料和特殊要求。通過對這些參數的選擇和確定，才能準確地表達應用閥門的屬性。屬性參數一般為閥門料單中常描述的信息內容，也是閥門數據表中表達的核心內容。其中，基本參數是描述閥門的基礎參數，是決定應用閥門使用性和可靠性的核心參數，不能缺省選擇。結構參數也是描述閥門的重要參數，但其中一些可以缺省選擇，多數閥門廠都有足夠的經驗根據采購方提出的基本參數和介質條件給出合理的結構配置。主要零部件材料也是描述閥門的重要參數，會影響到閥門的使用性能和安全性。特殊要求是指對閥門提出的那些帶有顯著個性特征而且可以簡單描述的要求，如果這些要求具有普遍性，或者需要大段的文字進行描述，則往往放在配套的項目采購技術規定中給出，或者在閥門料表/閥門數據表中簡單給出，而同時在項目采購技術規定中詳細給出。

上海川滬閥門在公稱直徑和閥門主體材料上給與以下幾點參考選型建議。

1.公稱直徑

閥門公稱直徑應與連接的管道公稱直徑取一致，這是由工藝工程師根據工藝條件要求的流量、流速、壓力降等參數并考慮裝置建設的經濟性決定的。影響閥門公稱直徑選用的因素有以下幾個方面。

(1) 流量
閥門的公稱直徑應滿足介質流量的要求

(2) 流速
在滿足個質流量要求的情況下，還應滿足介質對流速的限制要求。例如，應考慮介質可能出現的汽蝕、沖蝕、磨損、振動、噪聲、壓力降等對介質流速的限制要求。

（3）壓力降
在滿足介質流量及流速限制要求的情況下，還應考慮介質通過閥門產生的壓力降對生產操作的影響。壓力降較大時也會影響裝置的運行費用。

(4)經濟性
較大的公稱直徑會直接導致基建投資的升高。

(5)標準化系列
根據流量、流速、壓力降等要求并兼顧了經濟性等因素而選擇的閥門直徑，應就近上靠到標準化系列。

2.閥門主體材料

閥門主體材料是由管道材料工程師根據介質的溫度、壓力、介質性質等參數并考慮經濟性等因素進行確定的，它與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，所不同的可能僅僅是制造方法及制造標準不同。例如，當根據介質條件選擇管子材料125Cr-0.5Mo鉻合金鋼ASTMA335 GrP11時，閥門主體材料就應該選擇 ASTM A217Gr.WC6或ASTM A182 Gr.F11。ASTM A335 Gr.P11 ASTM A217 Gr.WC、ASTMA182 Gr.F11 均為125Cr-0.5Mo材料，具有幾乎相同的化學成分和力學性能，也具有幾乎相同的耐溫性、耐腐蝕性等。所不同的只是制造標準和材料等級號不同。

由于主體材料選擇的復雜性，這里不再展開介紹，僅給出一些選用原則

(1)鑄鐵

1.可鍛鑄鐵僅用于介質溫度為一29~343C的受壓或非受壓管道，同時不得用于輸送介質溫度高于 150C或表壓大于 2.5MPa 的可燃流體介質和任何溫度壓力條件下的有毒介質并不得用于輸送溫度和壓力循環變化或管道有振動的條件下。
2.可銀鑄鐵用于不受壓的閥門手輪和地下污水管道。
3.球墨鑄鐵應用的限制條件同可銀鑄鐵，常用于工業用水管道中的閥門閥體

(2)普通碳素鋼

1.沸騰鋼應限用在設計壓<0.6MPa、設計溫度為0250C的條件下，并不得用于易燃或有毒的流體管道，也不得用于石油液化氣介質和有應力腐蝕的環境中。

2.鎮靜鋼應限用在設計溫度為 0~400C范圍內。當它用于有應力腐蝕開裂敏感的環境時，本體硬度應不大于 160HB，焊縫硬度應不大于 200HB，并對本體和焊縫進行 100%無損探傷。

3。用于壓力管道的沸騰鋼和鎮靜鋼，其含碳量不得大于0.%

(3)優質碳素鋼

1.用于有堿應力腐蝕開裂(包括輸送氨、胺或性)傾向的環境中時，應考慮有發生堿脆的可能性，故應符合其他相關規范的規定和限制。

2.用于有化物應力腐蝕開裂傾向的環境中時，應進行焊后應力消除熱處理，應考慮有發生SSC的可能性。材料應符合NACE MR0103/NACE MR0175和其他相關規范的要求。

③用于均勻腐蝕介質環境時，應限制腐蝕速率，滿足閥門使用壽命要求，同時將預期的腐蝕速率或要求的腐蝕余量傳遞給閥門生產商。

④碳素鋼、碳錳鋼和錳釩鋼在425℃及以上溫度下長期工作時，其碳化物有轉化為石墨的可能性，因此最高工作溫度不得超過425℃。

⑤臨氫操作時，應考慮發生氫損傷的可能性。高溫下(指200℃及以上溫度)選材時應滿足API941和其他相關規范的要求。用于高壓臨氫、交變載荷情況下的碳素鋼材料應是經過爐外精煉的材料。

⑥含碳量大于0.3%的碳鋼不應用作焊連接的閥門及其元件。

⑦用于低溫介質環境時，應按相應的設計規范要求(例如GB/20801、ASME B31.3等)做低溫沖擊韌性試驗。

(4)鉻鉬合金鋼
①碳鉬鋼(C-0.5Mo)在468℃的溫度下長期工作時，其碳化物有轉化為石墨的傾向，因此限制其最高長期工作溫度不超過468℃。

②用于均勻腐蝕介質環境下時，應限制腐蝕速率，滿足閥門使用壽命要求，同時將預期的腐蝕速率或要求的腐蝕余量傳遞給閥門生產商。

③臨氫操作時，應考慮發生氫損傷的可能性。高溫下(指200℃及以上溫度)選材時應滿足API941和其他相關規范的要求。在高溫H?+H?S介質環境下工作時，應根據Nelson曲線和Couper曲線確定其使用條件。

④應避免在有應力腐蝕開裂傾向的環境中使用。

⑤對于2.25Cr-1Mo材料，在400～550℃溫度區間內長期工作時，應考慮發生回火脆性的可能性。此情況下應根據相關的規范對材料中的敏感元素含量進行控制。

⑥鉻鉬合金鋼一般應是電爐冶煉十爐外精煉的材料。

(5)不銹耐熱鋼

①含鉻12%以上的鐵素體不銹鋼在400～550℃的溫度區間內長期工作時，應考慮產生475℃回火脆性的可能性。因此，在上述條件下應用此類不銹鋼時，應將其彎曲應力、振動和沖擊載荷降到敏感載荷以下，或者不在400℃以上使用。

②含鉻16%以上的高鉻不銹鋼和含鉻18%以上的高鉻鎳不銹鋼在540～900℃的溫度區間長期工作時，應考慮防止發生σ相析出，從而引起室溫下材料的脆化和高溫下材料蠕變強度的下降問題。有資料指出，σ相析出一般發生在鐵素體不銹鋼中，對于奧氏體不銹鋼，只要控制其鐵素體含量(一般為3%～8%)即可減緩或避免。

③奧氏體不銹鋼在加熱冷卻的過程中，經過540～900℃的溫度區間時，應考慮防止產生晶間腐蝕傾向。當有敏感的腐蝕介質存在時，應選用穩定型(含穩定化元素Ti和Nb)或超低碳型(C<0.03)奧氏體不銹鋼。

④奧氏體不銹鋼在接觸濕的氯化物時，有應力腐蝕開裂和點蝕的可能。應避免接觸濕的氯化物，或者控制物料和環境中的氯離子濃度不超過50×10-6。

⑤奧氏體不銹鋼與鉛、鋅或它們的化合物在其熔點溫度以上接觸時，有發生晶間腐蝕破壞的敏感性。因此，高溫下應避免與這些材料直接接觸。

⑥奧氏體不銹鋼使用溫度超過525℃時，其含碳量應大于0.04%。

⑦對有劇烈環烷酸腐蝕的介質環境，應選用含鉬的奧氏體不銹鋼(如316、316L)。

⑧對于高溫尿素介質環境，應控制含鉬奧氏體不銹鋼中的鉬含量不低于2.5%,且鐵素體含量不大于0.6%。

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