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耐高温阀门的高温等级划分方法、温度等级、主体材料

添加时间:2017-1-5 9:10:04 作者:英博阀门科技股份有限公司

目前阀门行业对耐高温阀门的高温等级划分,尚无相关的标准规范。我厂根据几十年生产耐高温阀门的经验将高温等级划分为5级。将阀门的工作温度t>425~550℃(800~1000°F)定为高温I级,简称PⅠ级。阀门工作温度t>550~650℃(1000~1200下)定为高温Ⅱ级,简称PⅢ级。阀门工作温度t>650~730℃(1200~1350下)定为高温Ⅲ级,简称PⅢ级。阀门工作温度t> 730~816℃(1350~1500°F),称其为高温Ⅳ级,简称PⅣ级。阀门的工作温度t>816℃(1500下)以上的温度区域,称为阀门的最高温度级,即高温V级,简称PV级。

耐高温阀门
耐高温阀门分级方法

阀门的高温等级符号用P表示,是因为在20世纪70年代,我厂开发PI级和PⅡ级耐高温阀门时,阀门的主体材料用的是ZG1Cr18Ni9Ti不锈耐热钢, 而该材料代号是用P来表示的。因此,用P加注罗马数字脚码表示耐高温阀门的高温等级。PⅢ级的上限温度定在730℃ 是因为炼油厂目前所用的阀门最高工作温度为730℃,所以,就以730℃为PⅢ级耐高温阀门的上限温度。将PⅣ级的上限温度定为816℃是因为阀门设计时选用的基础标准ASME B16.34的压力-温度等级中提供参数的最高工作温度为1500°F(816℃),再高无标准的参数可选用。另外,温度超过816℃以后,钢就接近进入了锻造温度区域了,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,故将PⅣ级耐高温阀门的上限温度定为816℃ 。从PI级~PⅣ级,以华氏温度表示时,PⅠ级>800~1000°F,PⅡ级>1000~1200°F,PⅠ级~PⅡ级每-级的温度差均为200°F。PⅢ级>1200~1350°F,PⅣ级>1350~1500°F,PⅢ级~PⅣ级每一级的温度差均为150°F。用于PV级高温的阀门必须采用特殊的设计手段,方能保证阀门(作切断用阀门,而非调节型蝶阀类的阀门)在此温度区域正常工作。在816℃以上,阀门的上作温度的高低已不是关键参数了,因为采用的特殊设计手段的原理基本上是一样的,所以,对PV级耐高温阀门的工作温度不设限温度。

“严格定义”的耐高温阀门,其阀门的工作温度高于425℃,主体材料采用高温合金钢或不锈耐热钢或Cr-Ni耐热合金。但在实际应用中,还经常说到阀门主体材料为WCB(或A105)的高温球阀、高温旋塞或高温蝶阀等。需要指出它们是相对于用聚四氟乙烯和橡胶作密封圈时讲的。例如,当球阀的工作温度高于150~180℃时,就不能用聚四氟乙烯做阀座了, 这时就要用对位聚苯(工作温度t≤320℃)或金属阀座了,此时称该球阀为“高温球阀”同样,金属硬密封蝶阀相对于用橡胶或聚四氟乙烯做密封圈的软密封蝶阀来讲,它们耐温高于用橡胶或聚四氟乙烯做密封圈的蝶阀,因而称其为“高温蝶阀”。所以,工作温度t≤425℃时的高温球阀、高温旋塞或高温蝶阀,只是说它们是相对于软密封时为高温,而不是“严格定义”上的耐高温阀门。

耐高温阀门的主体材料

从表1中可以看出,在PⅠ级时,321和321H型不锈耐热钢的压力-温度额定值数据最高。在PⅡ级也是321和321H型不锈耐热钢的压力-温度额定值数据最高。所以从选优的角度,首选应是321和321H不锈耐热钢。然而321和321H均是轧材,而且在美国没有与之相对应的铸造合金的牌号。因为321其对应的铸造合金的牌号应是CF8Ti,CF8Ti是指C≤0.08%的CF8型加钛(Ti)的不锈钢,它相当于我国的ZG0Cr19Nil1Ti。321H其对应的铸造合金的牌号应是CF10Ti,CF10Ti是指C≤0.10%的CF10型加钛的高碳级不锈耐热钢,其相当于我国的ZG1Cr18Ni9Ti。但由于美国既是贫钛国,又是用钛大国(钛合金具有质量轻、强度高、耐高温及耐腐蚀等-系列优点,因而被广泛地用于高性能战斗机和火箭等军事装备上),所以,美国的稳定型铸造不锈耐热钢只用其较富有的合金元素铌(Nb,有时也用Cb表示),即ASTM A351中的CF8C(CF8C中的C表示Cb),而没有含Ti的铸造不锈耐热钢。在不锈钢及不锈耐热钢中加钛和铌的作用是一样的,都是用Ti或Nb稳定C,从而减少C与Cr反应生成Cr23C6,并起细化晶粒,降低钢中的有害杂质和气体等作用。CF8C其对应的轧材钢号为347。我国是贫铌富钛国,又因铌的价格比钛高,但Nb抗烧损性优于Ti,故我国含Nb的不锈钢及不锈耐热钢主要用于制作不锈钢及不锈耐热钢的焊条。在其他场合,很少用含Nb的不锈钢及不锈耐热钢,而广泛用的是含Ti的不锈钢及不锈耐热钢。因此PI级和PⅡ级耐高温阀门的主体材料可选用ZGOCrl9Ni11Ti、ZG1Cr18Ni9Ti、321和321H。

但含Ti的不锈钢及不锈耐热钢的铸造性能差,Ti又易形成碳硫化钛夹杂物,降低钢的塑性和冲击韧性,并易形成刀口腐蚀等,所以,现在美国很少生产含Ti的321型不锈钢。有资料介绍,美国尽管仍保留了低碳级的0Cr19Ni11Ti(321),但其产量仅占其不锈钢的0.7%~1.5%。因此,PI级和PⅡ级通常选用CF8、304和304H型不锈耐热钢。

耐高温阀门的高温等级共分五级,即阀门工作温度t>425~550℃ 为PⅠ级, 工作温度t>550~650℃为PH级,工作温度t>650~730℃为PⅢ级,工作温度t>730~816℃为PⅣ级,工作温度t>816℃为PV级。PI级和PⅡ级耐高温阀门的主体材料可选用ZG0Cr19Ni11Ti、ZG1Cr18Ni9Ti、321和321H或CF8、304和304H等不锈耐热钢。PI级耐高温阀门若用于介质为水和蒸汽时,可选用WC6和WC9若用于介质为水和蒸汽及油品时,可选用CS(ZG1Cr5Mo)等Cr-Mo高温钢。PⅢ和PⅣ级可选用CFSM、316和316H不锈耐热钢。PⅣ级也可选用CK-20、310和310H高铬镍不锈耐热钢。PⅤ级耐高温阀门可根据其工作介质和工作压力及采用的特殊的设计方法等选用合理的能满足该阀门使用的材料。但耐高温阀门使用的Cr-Mo耐热钢应采用电弧炉冶炼,并应采用抗高温的冶炼工艺。

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