閥門主體零件（jiàn）適宜工作溫（wēn）度介紹 
1概述 
閥門設計（jì）和選材時必須重點考慮的問（wèn）題之一是閥門的工作溫度。為了規（guī）範閥門主體材料的（de）適宜工（gōng）作溫度，從各種類型的閥門用鋼和合金牌號的材料性能方麵對我（wǒ）國石油化工、化工、化肥、電力及冶金等行（háng）業用（yòng）的閥門主體材料的適宜工作溫度（dù）及相關要求作（zuò）出（chū）了明（míng）確的規定，供閥門產品設計、製造及檢驗時用。另外，從技術管理和生產管理及物資采購等方麵考慮，對（duì）每種類型的鋼應選用（yòng）綜合性能良好的，不宜（yí）選用過多的鋼號和合金牌號，以防造（zào）成（chéng）混亂。 
2低溫工況 
2.1超低溫閥門材料 
超低溫閥門〔-254(液氫)～-101℃(乙烯)〕主體材料必須選用麵心立方（fāng）晶格的奧氏體不鏽鋼、銅合金或鋁合金，其熱處理後的（de）低溫（wēn）力學性（xìng）能，特別是低溫衝擊韌性必（bì）須達到標準（zhǔn）的要（yào）求。 
下列奧氏體不鏽鋼可用於製造超低（dī）溫閥門。ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D(蘭（lán）州高壓閥門廠設計，工（gōng）廠標準代號GFQ81-93)。超（chāo）低溫閥門的閥體、閥蓋、閘板或（huò）閥瓣等在精加工前，必須在液氮(-196℃)中進行深冷處理。 
2.2低溫閥門材料 
適用於低溫閥門(-100～-30℃)的主體材料有低溫奧氏體不鏽鋼和低溫承壓件用鐵素體和馬氏（shì）體鋼。 
低溫用奧氏體不鏽鋼有ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D。 
低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼有ASTMA352LCA(-32℃)、LCB、LCC(-46℃)、LC1(-59℃)、LC2、LC211(-73℃)和LC3(-100℃)。 
ASTMA352標準中的材料初級價格（gé）較低，但是其冶煉時化學成分必須有可靠且要求十分嚴格的工廠內控標準。其熱處理工藝（yì）複雜（zá），需要多次作調質處理（lǐ），方（fāng）能達到標準要（yào）求的低溫衝擊韌性的要求，生（shēng）產周期長。低溫衝擊（jī）韌性達不到標準要求時，不允許投料作低溫鋼使用。因此，隻有在生產批量大，並且（qiě）可成爐冶煉時才（cái）采（cǎi）用，而在一般情況下選用奧氏體（tǐ）不鏽鋼。 
3非腐（fǔ）蝕工況 
閥門工作介質為水、蒸汽、空氣和油品等非腐蝕性物質時，一般采用（yòng）碳素鋼。閥門（mén）用碳素鋼（gāng）係指ASTMA216標準中的WCB、WCC鑄鋼和ASTMA105鍛鋼。閥門用碳素鋼適宜工作溫度為-29～425℃。但是為了安全，考慮到介質（zhì）的工作溫（wēn）度有可（kě）能波動，因此，一般碳素鋼的使用溫度不應超過400℃。 
4腐蝕工況 
4.1鉻-鉬係高溫鋼 
閥門選用的Cr-Mo高溫（wēn）鑄鋼主要是采用ASTMA217標準中的WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo)，其對應（yīng）的軋材分別為ASTMA182中的F11、F22和F5。 
⑴低鉻級鉻（gè）-鉬鋼 
低鉻級鉻-鉬鋼有WC6、WC9、F11和（hé）F22，其適（shì）用的工作介質（zhì）為水、蒸汽和（hé）氫氣，不（bú）宜用於含硫油品。WC6和F11適宜工作溫度為-29～540℃，WC9和F22適宜（yí）工作溫度（dù）為-29～570℃。 
⑵鉻五鉬高溫鋼 
鉻五鉬高溫鋼有C5(ZG1Cr5Mo)和F5，其適（shì）用（yòng）的工作介質為水、蒸汽（qì）、氫氣和含硫油品等。 
C5(ZG1Cr5Mo)如果用於水蒸汽時，其最高工作溫度為600℃。用於含硫油（yóu）品等工作介質時，其最高工作溫度為550℃。因此，規定C5(ZG1Cr5Mo)的工作溫度為≤550℃。 
4.2不鏽耐酸鋼 
不鏽耐酸（suān）鋼是指用於石化及（jí）化工、化肥行業中抗硝酸、硫酸、醋酸及有機（jī）酸等耐腐蝕性的鉻（gè）鎳或鉻鎳鉬不鏽耐（nài）酸鋼。不鏽耐酸鋼鑄（zhù）鋼主要（yào）是采用ASTMA743或ASTMA744標準中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等（děng），其對應的軋材分別為ASTMA182標準中的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美國UNSN08020。 
⑴Cr-Ni不（bú）鏽鋼 
Cr-Ni類不鏽耐（nài）酸鋼有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和（hé）F347，其適（shì）用於工作介質為（wéi）硝酸等氧化性酸。其最高工作溫（wēn）度≤200℃。 
⑵Cr-Ni-Mo不鏽鋼（gāng） 
Cr-Ni-Mo類不鏽耐酸鋼有CF8M、CF3M、F316和F316L，其適用（yòng）於工作介質為醋酸等還原性酸。 
CF8M，CF3M等可以代替CF8和CF3，但CF8、CF3不能（néng）代替CF8M和CF3M。所以，美（měi）國等國家不鏽耐酸鋼閥門主要用CF8M、CF3M，其最高工作溫度≤200℃。 
⑶CN7M合金 
CN7M合金具有較好的全麵耐蝕性（xìng），它廣泛地（dì）應用於苛刻的腐蝕條件下，包（bāo）括（kuò）硫酸、硝酸、氫氟酸和稀鹽酸、苛性堿、海水及熱的氯化物鹽溶液等，特別是可用（yòng）於各種濃（nóng）度和溫度≤70℃範圍的硫酸中（zhōng）。CN7M和UNSN08020合金使用溫度為-29～450℃。 
⑷雙相不鏽鋼 
雙相不鏽耐蝕鋼(表1)為沉澱硬化（huà）不（bú）鏽鋼，它們是在鐵素體的（de）基體中含35%～40%的奧氏體（tǐ），其屈服強度約（yuē）為19Cr-9Ni奧氏體不鏽鋼的2倍，並具有高硬度及良好的塑性和衝擊韌性。特別適合在既有磨蝕又有衝刷（shuā）的腐（fǔ）蝕工作條件下使用，因而廣（guǎng）泛地應用於在氧化和還原的強酸（suān）工（gōng）況中，在有氯的（de）環境中有特殊的抗應力腐蝕（shí）開裂的性能。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53雙相不鏽鋼使用溫度為-29～316℃。 
4.3耐蝕（shí）鎳基合金 
耐蝕鎳基合金閥門主要是（shì）選用ASTMA494標準中的鑄造蒙乃爾合金(M35-1)、鑄鎳合金(CZ-100)、英康乃（nǎi）爾合金(CY-40)、哈氏合金B(N-12MV、N-7M)及哈氏合金（jīn）C(CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M)。 
用於耐蝕蒙乃爾合（hé）金閥門的蒙乃（nǎi）爾合金軋材主要為UNSN04400(Monel400)和UNSN05500(MonelK500)。鑄（zhù）鎳合金無對應的軋材，英康乃爾合（hé）金的軋材為Inconel600和（hé）Inconel625等。 
⑴蒙乃爾合金 
蒙乃爾合金(Monel)具有較高的強度和韌（rèn）性，特別是具有優異的抗還原酸及強堿介質和海水等腐蝕的性能（néng）。因此，通常用於製造輸送氫（qīng）氟酸、鹽水、中性介質、堿鹽及還原（yuán）性酸等介（jiè）質的設備和閥（fá）門（mén），也適（shì）用（yòng）於幹燥氯氣、氯化氫氣、425℃高溫（wēn）氯氣及450℃高（gāo）溫氯化氫氣（qì）等介質，但不抗含硫介質和氧化性介（jiè）質(如硝酸及含氧高的（de）介質)的腐蝕。整（zhěng）體是（shì）蒙乃爾合金的閥門材料代號為MM，內件是蒙乃爾合金的閥（fá）門，殼（ké）體為碳（tàn）素鋼時閥門材料代號為C/M、殼體為CF8時（shí）閥門材料（liào）代號為P/M、殼體為CF8M時（shí）閥門材料代號（hào）為R/M。蒙乃（nǎi）爾合金（jīn）M35-1、Monel400和MonelK500合金的適宜工作溫度為（wéi）-29～480℃。 
⑵鑄鎳合金 
鑄鎳合金(CZ-100)的化學成分為95%Ni和1.00%C，其無對（duì）應的軋材。當CZ-100用於高溫高濃度或無水堿溶液中時，具有優（yōu）異的耐蝕性能。CZ-100常用於在高腐蝕濃度(包括熔融無水苛性（xìng）鈉)的氯堿生產中以及用於不能有銅和鐵等金屬汙染（rǎn）產（chǎn）品的（de）場合（hé）。鑄鎳合金CZ-100閥門（mén）的（de）材料代號為Ni。CZ-100合金適宜工作溫度為-29～316℃。 
⑶英康乃爾（ěr）合金 
英康乃爾合金(Inconel)CY-40和Inconel600(ASTM 
B564N06600)等主要用於抗應力腐蝕，尤其適用於高濃度的氯化物介（jiè）質（zhì），當Ni含量≥45%時，對氯化物的應力腐蝕具有“免疫”效果。此外，它還能抗沸濃硝酸、發煙硝酸、含硫和釩的高溫氣體及燃燒物的腐蝕。 
Inconel合金已廣泛用於製造核（hé）動力（lì）工廠的鍋爐給水係統（tǒng）的部件（jiàn），因為它比不鏽鋼的安全性更高。同時，它還適用於需（xū）要高強度、高壓密封的高抗蝕性能，以及在高溫下具有抗機械（xiè）磨損和抗氧化能力的（de）工業生產（chǎn）中。如大化肥廠用Inconel600或Inconel625合（hé）金(為哈氏（shì）合金CW-6MC的軋材（cái）牌號)製造高壓(600～1500 
LB)高濃度氧氣（qì）閥門等。CY-40和Inconel600合金（jīn）閥門的材料代號（hào）為In。適（shì）宜工作溫度為-29~650℃。 
⑷哈氏合（hé）金 
哈氏合金(Hastelloy)是商業名稱，它包括有一係列的合金牌號，用於耐（nài）蝕閥門上的（de）主要是哈氏合金B 
(HastelloyB)和哈（hā）氏合金（jīn）C(HastelloyC)這兩類。 
哈氏合金B(HastelloyB)的鑄（zhù）造合金牌號在ASTMA494標準中（zhōng）為N-12MV(N-12M-1)及N-7M(有的資料稱之為N-12M-2，也稱它為（wéi）Chlorimet2合金)，其軋材牌號為ASTMB335標準中（zhōng）的UNSN10665。哈氏合（hé）金B對各（gè）種（zhǒng）濃度的（de）鹽酸均耐蝕，對非氧（yǎng）化性鹽及酸（suān）亦耐蝕。哈氏合金B的耐蝕閥門，從耐蝕性及抗晶間腐（fǔ）蝕性考慮宜選用低碳級的哈氏合金B(N-7M)。哈氏合金的材質代號（hào）閥門行業尚無規定，哈氏合金（jīn）B閥門的材質代號，可直接用其鑄造合金牌號來（lái）表示。哈氏合金（jīn）B適宜工作溫（wēn）度為-29℃～425℃。 
哈（hā）氏合金C(HastelloyC)的鑄造合金牌號為CW-12MW(有的資料稱之為CW-12M-1)和（hé）CW-7M(CW-12M-2，也稱它為Chlorimet3合金)及（jí）HastelloyC-276合金，其鑄造合金（jīn）牌號為CW-6MC和HastelloyC-4合金，其鑄造（zào）合金牌號為CW-2M。鑄造哈氏合金CW-7M、CW-12MW、CW-6MC和CW-2M其對應的軋（zhá）材牌號分別是UNSN10001、UNSN10003、UNSN10276和UNSN06455。哈氏合金C對氧化性溶劑、低濃度（dù）常溫的鹽酸和硝酸（suān）耐腐（fǔ）蝕。 
第一（yī）代（dài）HastelloyC(0Cr16Ni60Mo16W4)的特點是在強腐蝕的氧化性和還原（yuán）性酸介質中（zhōng），具有優良的耐蝕性能（néng），但由於高鎳耐蝕（shí）合金為奧氏（shì）體組織，因為Ni降低（dī）了C在奧氏體中的固溶度等原因。所以，Ni-Mo係HastelloyB和（hé）Ni-Mo-Cr係的HastelloyC合金均存在較嚴重的晶間腐蝕（shí）傾（qīng）向或敏感性，在高（gāo）溫時還會導致應力腐蝕和縫隙腐蝕（shí）。為了克服晶間腐（fǔ）蝕，於是推出了第二代哈氏合（hé）金（jīn）——HastelloyC-276(C由0.03%降（jiàng）低到0.02%)及第三代哈氏合金（jīn）C——HastelloyC-4，其特點是低Si(Si≤0.08%)和超微C(C≤0.015%)，並降低了Fe和（hé）W的含量，加入了穩定化的合（hé）金元素Ti等（děng）。 
哈氏（shì）合（hé）金（jīn）C的耐蝕閥門，從（cóng）耐（nài）蝕性及抗晶間腐蝕（shí）性考慮，宜選用（yòng）哈氏合金C-276(CW-6MC)及哈氏合金（jīn）C-4(CW-2M)。哈（hā）氏合金C閥（fá）門的材料代（dài）號多，且性（xìng）能和工作溫度差別大，所以CW-12MW、CW-7M、CW-6MC和CW-2M分（fèn）別用HC-12、HC-7、HC-276和HC-4表示（shì），或直接用其鑄造合金牌號來表示。 
哈氏合金CW-7M和UNSN10001合金的適宜工作溫（wēn）度為-29～425℃，哈氏（shì）合金CW-12MW和UNSN10003合金的適宜工作溫度為-29～700℃，哈氏合金CW-6MC和UNSN10276合（hé）金的適宜工作（zuò）溫度為-29～676℃，哈氏（shì）合金CW-2M和UNSN06455合金的適宜工作溫（wēn）度為-29～425℃。 
4.4鈦合金 
鈦(Ti)具（jù）有強度高，質量輕，足夠高的抗熱性（xìng）和低溫（wēn）韌性及良好（hǎo）的加工性能和焊接性能。用（yòng）於閥門生產（chǎn）中（zhōng）主要是鑄（zhù）造純（chún）鈦（tài）和鍛造純（chún）鈦ZTA2。 
鈦對腐蝕性介（jiè）質因溫度等（děng）工況的不同而表現出耐蝕、不耐蝕甚至起火、爆炸等。因此，訂貨和設計選用時應對（duì）使用介質的性質(濃度（dù）、溫度等)給予明確的規定（dìng）。 
鈦材質的閥門在多種氧化性強腐蝕性介質和（hé）中性（xìng）介質中具有優（yōu）異的耐蝕性能。 
鈦在沸點以下且濃度≤80%的硝酸中均具有優異的耐蝕性。而在（zài）發煙硝酸中當NO2含量超過2%而含（hán）水（shuǐ）量（liàng）不足時，鈦與（yǔ）發煙硝酸反應（yīng）會發生（shēng）爆炸，因此，鈦一般（bān）不用於含（hán）量80%以（yǐ）上的高溫（wēn）硝酸。 
鈦在硫酸中不耐蝕，鈦在鹽酸中具有中等（děng）的耐蝕性（xìng）。一般認為，工業純鈦（tài）可用於室溫時濃度7.5%、60℃時濃度（dù）3%及100℃時濃度0.5%的鹽酸（suān）中，鈦還可用於35℃時濃度30%、60℃時濃度10%及100℃時濃度3%的磷酸中。 
鈦在HF(氫氟酸)中不耐蝕，鈦在酸性氟化（huà）物溶（róng）液中（zhōng）也（yě）不耐蝕，鈦在（zài）硼酸和鉻酸中耐蝕（shí），在氫碘（diǎn）酸（suān）和氫溴酸中（zhōng）可以使用。 
鈦可用於60℃10%硫酸和90%硝酸的混酸，沸騰的1%鹽酸和5%硝酸的混酸以及室溫王水(注：王水（shuǐ）是3體積的濃鹽酸和1體積的濃硝酸的混合物)中。 
鈦在室溫下各（gè）種濃度的氫氧化鋇、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉和（hé）氫氧（yǎng）化鉀（jiǎ）溶液中完全耐蝕，但不能用於（yú）沸騰的氫氧化鈉和氫氧化鉀中。堿中含氨會加劇鈦的腐蝕。 
鈦在自來（lái）水、河水和空（kōng）氣中（zhōng）最高工作溫度為300℃。鈦（tài）可用於海水中最高（gāo）流（liú）速達20m/s，鈦在溫度≤120℃海水中有很高的耐蝕性，若溫度高於120℃，可能會產（chǎn）生點腐蝕（shí）和縫隙腐蝕。 
鈦（tài）除了蟻酸、草酸和（hé）較濃的檸檬（méng）酸(濃（nóng）度≥50%)外，鈦對所有的有機酸均（jun1）具有優異的耐蝕性，但有（yǒu）機酸中含水（shuǐ）量過低(<0.1%)時鈦易發生點腐蝕（shí）。 
鈦在碳氫化合物和氯化（huà）碳氫化合物（wù）中有優異的耐蝕性。鈦在幹氯氣中（zhōng）能（néng）發生劇烈反應生成TiCl4，並有著火的危險，但鈦在濕氯（lǜ）(含水量在0.3～1.5%)中具有很好的耐蝕（shí）性。 
鈦（tài）在20～160℃幹燥的HCl中是穩定的，但在濕（shī）氯化氫中鹽酸對鈦造成腐蝕。 
鈦（tài）在氯化物溶液中的點蝕電（diàn）位較不鏽鋼高，鈦抗氯離子的點蝕性能比不鏽鋼好，因而鈦在氯化物溶液中獲（huò）得了廣泛的應用。 
在溫度≤80℃時鈦一般不會產生點蝕，但（dàn）在高溫中等濃度的氯化物溶液(如100℃的25%氯化鋁溶液、175℃的（de）70%氯化鈣溶液、200℃的25%氯化鎂溶液和200℃的75%氯（lǜ）化鋅溶液)中較易發生點蝕。 
5高溫工況 
高溫工況（kuàng）閥門主要是指煉油廠用的高溫閥門。 
5.1亞高溫 
亞高溫是指閥門的工作溫度在325～425℃區域。如果介質是水（shuǐ）和蒸汽時，主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。如果介質是含硫油品時，主要用具有（yǒu）抗硫化物腐蝕的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等（děng）。它們（men）多用在（zài）煉（liàn）油廠的（de）常減壓裝（zhuāng）置和延遲焦化裝置上，此時CF8、CF8M、CF3及CF3M材質（zhì）的閥門不是用於抗酸溶液腐蝕，而是用於含硫油品及油氣管路上。在此工況中，CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工（gōng）作溫度上限為450℃。 
5.2高溫（wēn）Ⅰ級 
閥門的工作溫度為425～550℃時為高溫Ⅰ級(簡稱PI級)。PI級閥門的主體材料為ASTMA351標（biāo）準中的CF8為基形的“高溫Ⅰ級中碳鉻鎳稀土鈦優質耐熱鋼”。因PI級是（shì）特定的稱呼，在這裏包含了高溫不（bú）鏽（xiù）鋼(P)的概（gài）念。因（yīn）此，如果工作（zuò）介質為水（shuǐ）或蒸汽時，雖然也可用高溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃)，在含（hán）硫油品時雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo)，但在這裏不能（néng）稱它們為PI級。 
5.3高溫Ⅱ級 
閥門的工作溫度為550～650℃，定為高溫Ⅱ級(簡稱為PⅡ級)。PⅡ級高溫閥門（mén）主要用於煉油廠的重油催化裂化裝置，它包含用在三旋噴嘴等部位的高（gāo）溫襯裏耐磨閘閥。PⅡ級閥門的主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基（jī）形的“高溫Ⅱ級中碳（tàn）鉻鎳稀（xī）土（tǔ）鈦鉭強化型耐（nài）熱鋼”。 
5.4高溫Ⅲ級 
閥門的（de）工作溫度為650～730℃，定為高溫Ⅲ級(簡稱為PⅢ級)。PⅢ級高溫閥門主要是用在煉（liàn）油廠（chǎng）的大型重油催化裂化裝置上。PⅢ級（jí）高溫閥門主體材料為ASTMA351標準中的CF8M為（wéi）基形的“高溫Ⅲ級中碳鉻鎳（niè）鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。 
5.5高溫Ⅳ級 
閥門的工作溫度為730～816℃，定為高溫（wēn）Ⅳ級(簡稱為PⅣ級)。將PⅣ級閥門的工作溫（wēn）度上限定為816℃是因為（wéi）閥門設計選用的標準ASMEB16.34壓力-溫度等級中提供的最高溫度（dù）為（wéi）816℃(1500℉)。另外，工作溫度超過816℃以後，鋼就接近進入了鍛造溫度區域，此時金屬處於塑性變形區間，金屬的可（kě）塑性好，難以承受高的工作壓力和衝擊力而保（bǎo）持不變形。PⅣ級（jí）閥門的主（zhǔ）體材料為ASTMA351標準中的CF8M為（wéi）基形“高溫Ⅳ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭（tǎn）強化型耐熱鋼”。CK-20及ASTMA182標準中F310(其中C含量≥0.050%)及F310H等耐熱不鏽鋼（gāng）。 
5.6高溫Ⅴ級 
閥門的工作溫度>816℃以（yǐ）上，稱為（wéi）高（gāo）溫Ⅴ級(簡稱為PⅤ級)。PⅤ級高溫閥門(作切斷用閥門，而非（fēi）調節型蝶閥類的閥門)必須采用特殊的設計手段，如襯隔熱襯裏或通水或氣冷（lěng）卻等，方能保證閥門的正常工（gōng）作。所以，對PⅤ級（jí）高溫（wēn）閥（fá）門的工作溫度上限不作規定，這是因為控製閥門的工作溫度不是（shì）僅靠材（cái）料，而是用（yòng）特殊的設計手段來解決的，而設計手段的基本原理是一樣的。PⅤ級高溫閥門可根據其（qí）工作介質和工（gōng）作壓力及采用的特殊（shū）設計方法等，選用合理（lǐ）的、能滿足該閥門的材料。在PⅤ級高溫閥門中，通常煙道插（chā）板閥或蝶閥的插板或蝶板常選用ASTMA297標準中的HK-30，HK-40高溫合金，它們能在1150℃以下抗氧化和還原性氣體中（zhōng）耐蝕，但不能承受衝擊和高壓載荷。 
6結（jié）語 
在技術快速發展的今（jīn）天，閥門的主體材料日（rì）趨多樣化，高參數化。閥門所對應的工作介質也更加複雜，工作溫（wēn）度要求更（gèng）高。了解各類閥門用鋼（gāng）及合金的性能及其適宜的工（gōng）作溫度，是（shì）設計、製造、采購及使用閥門的有關科技人員和（hé）操作者必須掌握的知識。特別是材料的使用溫度不能超過其適宜工作溫度，否則會引起可怕的嚴重事故。