阀门的工作温度分类
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2024-10-04
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1. -254℃~ -101℃,为“超低温阀门”
适用于“超低温阀门”(-254℃〔液氢〕~-101℃〔乙烯〕)主体材
料必须选用面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜合金或铝合金,其热处理后的
低温力学性能,特别是低温冲击韧性必须达到标准的要求。下列奥氏体不锈钢
可用于超低温阀门。ASTMA351CF8M、CF3M、CF8、CF3;
ASTMA182F316K、F316L、F304K、F304L;ASTMA433
316、316LK、304K、304L;以及兰州高压阀门厂自行设计、制定
的低温钢 CF8D(兰州高压阀门厂工厂标准:GFQ81-93)。超低温阀门的阀体、
阀盖、闸板或阀瓣等在精加工前,必须在液氮(-196℃)中进行深冷处理。
2. -100℃~ -30℃,为“低温阀门”
适用于低温阀门(-100℃~-30℃)的主体材料有低温奥氏体不锈钢和低
温承压件用铁素体和马氏体钢。低温用奥氏体不锈钢有 ASTM
A351CF8MK、CF3M、CF8K、CF3,ASTMA182F316K、
F316L、F304K、F304L,ASTMA433316、316L、304、304L 和
CF8D。以上奥氏体不锈钢也适宜工作温度为-100℃~-30℃。
低温承压件用铁素体和马氏体钢有 ASTMA352LCA(-
32℃);LCB、LCC(-46℃);LC1(-59℃);LC2、LC2.1(-
73℃);LC3(-100℃)。ASTMA352 标准中的材料,虽然材料的初级
价格较低,但是其冶炼时化学成分必须有可靠且要求十分严格的工厂内控标
准。其热处理工艺复杂,需要多次做调质处。低温冲击韧性达不到标准要求
时,不允许投料作低温钢使用。
3. -29℃~200℃,为“常温阀门”
把在–29℃~200℃的这一温度区域工作的阀门,我们称其为“常温阀
门”。其主要理由是:这一温度区域是制造阀门的主要材料基本上都适宜的
温度;而且它是耐腐蚀不锈钢在酸液介质中的耐腐蚀工作温度的上限,例如:
CF8,CF3;304,304 L在硝酸类介质中工作温度≤200℃;
CF8M,CF3M;316,316 L在醋酸类介质中工作温度≤200℃;200℃是
用聚四氟乙烯作阀门的密封元件(如:密封阀座,密封垫片,填料等)的最
高温度值;200℃是硅橡胶(S I),氟橡胶(E PM)的最高工作温度;还
有在“临氢”工况中工作的阀门,在 200℃以下氢分子离解为氢原子的量可
以忽略不计等等。
4. >200℃~325℃,为“中温阀门”
把在>200℃~325℃的这一温度区域工作的阀门,我们称其为“中温
阀门”。其主要理由是:这一温度区域是聚四氟乙烯不适宜区,即不能用聚
四氟乙烯作阀门的密封元件,但它是对位聚苯(PPL)的适宜区,用对位聚
苯作密封元件,可以用于工作温度≤325℃;这一温度区域也是铸铁等材质
阀门的最高工作温度上限。
5. >325℃~425℃,为“亚高温阀门”
把在>325℃~425℃的这一温度区域工作的阀门,我们称其为“亚高
温阀门”。主要理由是:在这一温度区域工作的阀门,密封元件的材料均不
能用非金属的聚合物,必须是耐高温和耐磨损的金属和合金,也就是说在这
一温度区域工作的阀门,是完全意义上的“硬密封”。这一温度区域也是碳
素钢最高工作温度的上限。此外,我们把在这一温度区域工作的阀门称为
“亚高温阀门”,是因为这个区域虽然是高温区域,但用于这一温度区域中
的一般常见的介质(如:水、蒸汽、空气、油品等)时,阀门的主体材料用
碳素钢就可以满足要求,而不需要用比碳素钢更高级的耐热合金钢或耐热不
锈钢。所以,这一温度区域可以说,它还不是真正意义上的高温区,因此,
称在这一工作温度区域的阀门为“亚高温阀门”较为恰当。
6. >425℃~550℃,为“高温Ⅰ级阀门”,简称 PⅠ级
阀门的工作温度为 425~550℃,定为高温Ⅰ级(简称 PI级)。PI级阀门
的主体材料为 ASTMA351 标准中的 CF8 为基形的“高温Ⅰ级中碳铬镍稀
土钛优质耐热钢”。因 PI级是特定的称呼,在这里包含了高温不锈钢(P)的概
念。因此,如果工作介质为水或蒸汽时,虽然也可用高温钢 WC6(t≤540℃)
或WC9(t≤570℃);在含硫油品时虽然也可用高温钢 C5(ZG1Cr5Mo),但
在这里不能叫它们为 PI级。
7. >550℃~650℃,为“高温Ⅱ级阀门”,简称 PⅡ级
阀门的工作温度为 550~650℃,定为高温Ⅱ级(简称为 PII 级)。PII 级
高温阀门主要用于炼油厂的重油催化裂化装置,它包含用在三旋喷嘴等部位
的高温衬里耐磨闸阀。PII 级阀门的主体材料为 ASTMA351 标准中的 CF8
为基形的“高温Ⅱ级中碳铬镍稀土钛钽强化型耐热钢”。
8. >650℃~730℃,为“高温Ⅲ级阀门”,简称 PⅢ级
阀门的工作温度为 650~730℃,定为高温Ⅲ级(简称为 PIII 级)。PIII 级
高温阀门主要是用在炼油厂的大型重油催化裂化装置上。PIII 级高温阀门主
体材料为 ASTMA351 标准中的 CF8M 为基形的“高温Ⅲ级中碳铬镍钼稀
土钛钽强化型耐热钢”。
9. >730℃~816℃,为“高温Ⅳ级阀门”,简称 PⅣ级
阀门的工作温度为 730~816℃,定为高温Ⅳ级(简称为 PIV 级)。将PIV
级阀门的工作温度上限定为 816℃是因为阀门设计选用的国际权威标准
ASMEB16.34 压力-温度等级中提供的最高温度为 816℃,另外,工作温度
超过816℃以后,钢就接近进入了锻造温度区域,此时金属处于塑性变形区
间,金属的可塑性好,难以承受高的工作压力和冲击力而保持不变形。PIV 级阀
门的主体材料为 ASTMA351 标准中的 CF8M 为基形“高温Ⅳ级中碳铬镍
钼稀土钛钽强化型耐热钢”;CK-20 及ASTMA182 标准中 F310(注:其中
C含量≥0.050%)及F310H 等耐热不锈钢。
10. >816℃为“高温Ⅴ级阀门”,简称 PⅤ级
阀门的工作温度在>816℃以上,称为高温Ⅴ级(简称为 PV级)。PV级
高温阀门(作切断用阀门,而非调节型蝶阀类的阀门)必须采用特殊的设计手
段,如:衬隔热衬里或通水或气冷却等,方能保证阀门的正常工作。所以,
对PV级高温阀门的工作温度上限不作规定,这是因为控制阀门的工作温度不
是仅靠材料,而是用特殊的设计手段来解决的,而设计手段的基本原理是一
样的。PV级高温阀门可根据其工作介质和工作压力及采用的特殊设计方法等,
选用合理的、能满足该阀门的材料。在 PV级高温阀门中,通常烟道插板阀或
蝶阀的插板或蝶板常选用 ASTMA297 标准中的 HK-30,HK-40 高温合金,
它们能在 1150℃以下抗氧化和还原性气体中耐蚀,但不能承受冲击和高压
载荷。
把阀门的工作温度分为了以上 10 级,有了这样明确的分级为阀门的设计
制造、选择材料提供了较科学的根据。
摘要:
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1.-254℃~-101℃,为“超低温阀门”适用于“超低温阀门”(-254℃〔液氢〕~ -101℃〔乙烯〕)主体材料必须选用面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜合金或铝合金,其热处理后的低温力学性能,特别是低温冲击韧性必须达到标准的要求。下列奥氏体不锈钢可用于超低温阀门。ASTM A351 CF8M、 CF3M、 CF8、 CF3;ASTM A182 F316 、 F316L、 F304 、 F304L;ASTM A433 316、 316L 、 304 、 304L;以及兰州高压阀门厂自行设计、制定的低温钢CF8D(兰州高压阀门厂工厂标准:GFQ81-93)...
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