仪表管道和阀门选型ppt课件.ppt

仪表管道和阀门,陈玉国,1,石油化工装置中使用的管道器材，一般包括管子、管件、阀门、法兰、垫片和紧固件以及其他管道组成件，例如过滤器、分离器、阻火器、补偿器等。,管道(1),2,管子管子分类方法很多，按材质分类可分为金属管、非金属管和钢衬非金属复合管。非金属管主要有橡胶管、塑料管、石棉水泥管、石墨管、玻璃钢管等，非金属管的使用同金属管相比所占比例较小，而金属管在大多数石油化工装置中要占到全部工艺管道安装工程的百分之八十五以上，重点介绍金属管材。,管道(2) 管道分类,3,管道(3)金属管材分类,4,铸铁管是由生铁制成。按其制造方法不同可分为：砂型离心承插直管、连续铸铁直管及砂型铁管。按其所用的材质不同可分为：灰口铁管、球墨铸铁管及高硅铁管。铸铁管多用于给水、排水和煤气等管道工,铸铁管,5,焊接钢管，也称有缝钢管，一般由钢板或钢带卷焊而成。按管材的表面处理形式分为镀锌和不镀锌两种。表面镀锌的发白色，又称为白铁管或镀锌钢管；表面不镀锌的即普通焊接钢管，也称为黑铁管。镀锌焊接钢管，常用于输送介质要求比较洁净的管道，如生活用水、净化空气、仪表空气等；不镀锌的焊接钢管，可用于输送蒸汽、煤气、压缩空气和冷凝水等。根据用户要求，焊接钢管在出厂时可分两种，一种是管端带螺纹的，另一种是管端不带螺纹的。管端带螺纹的焊接钢管，每根管材长度为49m，不带螺纹的焊接钢管，每根管材长度为412m。焊接钢管按管壁厚度不同，分为薄壁钢管、加厚钢管和普通钢管。工艺管道上用量最多的是普通钢管，其试验压力为2.0MPa。加厚钢管的试验压力为3.0MPa。常用焊接钢管的规格范围为公称直径6150mm。,管道(4) 焊接钢管,6,无缝钢管，无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道。是工业管道中用量最大，品种规格最多的管材，基本上分为流体输送用无缝钢管和带有专用性的无缝钢管两大类，前者是工艺管道常用的钢管，后者如锅炉专用钢管、裂化炉管和热交换器用钢管等。按材质可分为碳素无缝钢管、铬钼无缝钢管和不锈、耐酸无缝钢管。按公称压力可分为低压(01.0MPa)、中压(1.010MPa、高压(10MPa)三类。工艺管道常用的是流体输送用无缝钢管。,管道(5) 无缝钢管（1）,7,1碳素无缝钢管，常用的制造材质为10号、20号、16Mn钢，其规格范围为：热轧外径32630mm，冷拔外径6200mm，单根管长度412m，容许操作温度为-40450，广泛用于输送各种对钢无腐蚀性的介质，如输送蒸汽、氧气、压缩空气、油品和油气等。2低合金钢无缝钢管，系指含一定比例合金元素的合金钢管。通常分为两种，一种是含有锰元素的低合金钢管，称为普通低合金钢管，如16Mn、15MnV等；另一种是含有铬、钼等元素的低合金钢管，称铬钼钢管。常用的有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo等，其规格范围为外径10273mm，单根管长度412m，铬钼钢管适用温度范围为-40550。低合金无缝钢管，多用于输送各种温度较高的油品、油气和腐蚀性不强的盐水、低浓度有机酸等。,管道(6) 无缝钢管（2）,8,3不锈耐酸无缝钢管，根据铬、镍、钛各种金属的不同含量品种很多，有Cr13、00Cr17Ni14Mo2、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等。用量最多的是1Cr18Ni9Ti，在施工图上常用简化材质代号18-8来表示，适用温度范围为-196700，在化工生产中用来输送各种腐蚀性较强的介质，如硝酸、醋酸和尿素等。4高压无缝钢管，其制造材质与上述无缝钢管基本相同，只是管壁比中低压无缝钢管厚，最厚的管壁达40mm。如化肥设备用高压无缝钢管规格为144(mm)27340(mm)，单根管长度412m，适用压力范围1032MPa，工作温度-40400。在石油化工装置中用以上高压无缝钢管输送原料气、氢氮气、合成气、水蒸气、高压冷凝水等介质。,管道(7) 无缝钢管（3）,9,铜管分紫铜管和黄铜管两种。制造紫铜管所用的材料牌号有T2、T3、T4和TUP等，含铜量较高，占99.7%以上；黄铜管的制造材料牌号有H62，H68等，都是锌和铜的合金，如H62黄铜管，其材料成份铜为60.5%63.5%，锌为39.6%，其他杂质小于0.5%。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。拉制铜管外径为3200mm，挤制铜管外径为32280mm，壁厚1.55mm；铜板卷焊铜管的规格范围为外径155505mm，供货方式有单根的和成盘的两种。铜管的适用工作温度在250以下，多用于油管道、保温伴管和空分氧气管道。,管道(8) 铜管,10,钛管是近年来新出现的一种管材，由于它具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强和耐低温等特点，常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。钛管是用TA1、TA2工业纯钛制造，适用温度范围为-140250，当温度超过250时，其机械性能下降。常用钛管的规格范围为公称直径20400mm。适用于低中压，低压管壁厚2.812.7mm，中压管壁厚3.721.4mm。钛管虽然具有很多优点，但因价格昂贵，焊接难度较大，尚未被广泛采用。,管道(9) 钛管,11,各种不锈钢的特性和用途,12,13,管件 在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。由于管系形状各异、简繁不等，因此，管件的种类较多。常用的管件有弯头、三通、异径管、管接头、管帽等。,管件（1）,14,管件（2）管件按用途分类表,15,其他管件1封头封头，是用于管端起封闭作用的堵头。常用的封头有椭圆形和平盖形两种。2凸台凸台，也称管嘴，是自控仪表专业在工艺管道上的一次部件，是由工艺管道专业来安装，所以把凸台也列为管件。3盲板盲板，其作用是把管道内介质切断。,管件（3）其他管件,16,管件图,17,管件图,18,管件图,19,管件图,20,法兰法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。如管道与工艺设备连接，管道上法兰阀门及附件的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性，又有可靠的密封性。工艺管道所输送的介质，种类繁多，温度和压力也不同，因此对法兰的强度和密封，提出了不同的要求。为了满足工艺管道安装工程的需要，出现了很多种结构和压力不同的法兰。,法兰(1),21,平焊法兰平焊钢法兰，是中低压工艺管道最常用的一种。对焊法兰对焊钢法兰，也称高颈法兰或大尾巴法兰。它的强度大不易变形、密封性能较好，有多种形式的密封面，适用的压力范围很广。,法兰（2),22,松套钢制管法兰：这种法兰与管子不直接焊在一起，而是以管口翻边或焊环为密封接触面，松套法兰起紧固作用，多用于铜、铝和铅等有色金属及不锈耐酸钢管道上。螺纹法兰：是用带螺纹的法兰与管端螺纹相连接的法兰，有高压和低压两种。,法兰（3）,23,法兰垫片泄漏是管法兰失效的主要形式，它与密封结构型式、被连接件的刚度、密封件的性能、操作和安装等许多因素有关。垫片是法兰连接的主要密封件，因而正确选用垫片也是保证法兰连接不泄漏的关键。法兰垫片根据管道所输送介质的腐蚀性、温度、压力及法兰密封面的形式选用种类很多。管法兰垫片有非金属垫片，半金属垫片和金属垫片。,法兰垫片（1）,24,橡胶石棉垫橡胶石棉垫以石棉纤维、橡胶为主要原料再辅以橡胶配合剂和填充料，经过混合搅拌、热辊成型、硫化等工序制成。能适用于很多介质，如蒸汽、煤气、空气、盐水、酸和碱等。橡胶石棉垫的厚度，各专业还不统一，通常用3mm厚。公称直径小于100mm的法兰，其垫片厚度不超过2.5mm。使用压力，用于光滑密封面法兰连接时不超过2.5MPa。工业常用的橡胶石棉垫有两种，一种是耐油橡胶石棉垫，适用于温度在200以下，公称压力在2.5MPa以下，输送一般油品、液化烃、丙烷和丙酮等介质。高温耐油橡胶石棉垫，使用温度可达350380。另一种是中压橡胶石棉垫可使用于200，PN2.5MPa以下蒸汽、凝结水、水、空气等介质。,法兰垫片（2）,25,橡胶垫橡胶垫，是用橡胶板制作的垫片，它有一定的耐腐蚀性，常用于温度在60以下，压力不超过1.0MPa，输送低压水，酸和碱等介质的管道法兰连接，这种垫片的特点是利用橡胶的弹性，达到较好的密封效果，因此也常用于铸铁法兰阀门的安装上。,法兰垫片（3）,26,缠绕式垫片缠绕式垫片简称为缠绕垫，是用金属钢带及非金属填料带缠绕而成。主要包括金属缠绕垫片，石墨缠绕垫片，石墨金属缠绕垫片，金属石墨缠绕垫片，内外环缠绕垫片， 金属石棉缠绕垫片，金属四氟缠绕垫片等。这种垫片具有价格低、材料能被充分利用、密封性能较好的优点，适用的公称压力为4.0MPa以下，适用温度范围，08号钢温度可达450，0Cr13钢带制成的缠绕垫，使用温度可达540。这种垫片多数用于光滑面法兰连接，其密封面不用车水线。有的缠绕垫，还带有定位环，是为了防止垫片偏离法兰中心。垫片的厚度一般为4.5mm，直径大于1000mm时，垫片厚度为67mm。定位环的厚度为3mm左右。金属钢带材质有08号钢、0Cr13钢和1Cr18Ni9Ti钢等；非金属带材质有特性石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯等。,法兰垫片（4）,27,齿形垫齿形垫是用各种金属制造，材质有普通碳素钢、低合金钢和不锈耐酸钢等，其厚度为35mm。它是利用同心圆的齿形密纹与法兰密封面相接触、构成多道密封，因此密封性能较好，常用于凹凸式密封面法兰的连接。最高公称压力可达16.0MPa，适用于工作温度较高的部位，如0Cr13材质的齿形垫，其适用温度可达530。,法兰垫片（5）,28,法兰垫片（6）,金属垫圈金属垫圈的种类很多，按形状划分有金属平垫圈，截面积为椭圆形、八角形金属垫圈和透镜式垫圈。按制造材质分有低碳钢、不锈耐酸钢、紫铜、铝和铅等。金属平垫圈多用于光滑面平焊法兰，承受的温度和压力较低。椭圆形及八角形金属垫圈，多用于梯形槽对焊法兰，公称压力范围为6.422.0MPa。虽然密封性好但制造复杂，要求精度高。透镜垫，因其截面形状似透镜而得名，密封性能好、在石油化工生产中，各种高温高压管道的法兰连接，广泛使用此种垫圈，常用公称压力范围为16.032.0MPa。金属垫圈的使用有条原则，即垫圈表面的硬度必须低于法兰密封面的硬度。,29,垫片图,30,一般规定 1) 仪表管道、线路的工程设计，应做到仪表测量准确、信号传递可靠、减少滞后、安全经济实用、线路整齐美观并便于施工和维修。 2) 对火灾及爆炸危险、腐蚀、高温、潮湿、振动等环境，在仪表管道线路设计时，应采取相应的防护措施。,仪表管道（1）一般规定,31,仪表测量管线图,32,测量管道的材质 1) 测量管道（包括阀门和管件）的材质，应按被测介质的物性、温度、压力等级和所处环境条件等因素综合考虑2) 非腐蚀性介质的测量管道材质，宜选用碳钢或不锈钢。 腐蚀性介质的测量管道材质，应选用与连接的工艺管道、设备相同或防腐性能更好的材质。 3) 测量管道及管件阀门，宜选用同种材料。 4) 分析仪表的取样管道材质，宜选用不锈钢。,仪表管道（2）测量管道的选用,33,1) 测量管道的管径选择 公称压力 (MPa) 外 径壁 厚(mmmm) PN6.3 101.5、121.5、142、183、223 PN16 101.5、122、 143、184、224 PN32 144、 195 2) 分析仪表的取样管道管径，宜选用6 mm1 mm,8 mm1 mm或10 mm1 mm，其快速回路的返回管道及排放管道的管径可适当放大。 3) 测量管道的壁厚应不低于具体工程 “管道材料等级表” 中的要求。,仪表管道（3）测量管道的选用,34,气动信号管道材质选择 材质及型式 控制室 一般场所 腐蚀性场所 紫铜管 X PVC护套紫铜管 PVC护套紫铜管缆 X 不锈钢管 X 聚乙烯管（缆） X X 尼龙管（缆） X X 注：“”表示适用； “X”表示不宜使用。,仪表管道（4）气动信号管道的选用,35,1) 气动信号管道的管径，宜选用6 mm1 mm或8 mm1 mm。根据需要也可选用其他规格。 2) 聚乙烯管及尼龙管（缆）的使用环境温度应符合产品的适用温度范围。存在火灾危险的场所及重要的场合，不宜选用此类材质。 3) 生产装置有防静电要求时，禁止使用聚乙烯管及尼龙管（缆）。 4)生产装置内设置接管箱时，从控制室至接管箱，宜选用多芯管缆。管缆的备用芯数不应少于工作芯数的10%。从接管箱至调节阀或现场仪表的气动管线，宜选用PVC护套紫铜管或不锈钢管。,仪表管道（5）气动信号管道的选用,36,常用物料管道材料选用表(1),37,常用物料管道材料选用表(2),38,符号：A能够或正被成功应用 B应用过程应注意 C不能应用 LL缺乏资料摘自调节阀手册第二版 美国仪表学会 J.W.哈奇森 主编 本表是用来大致指出与某种流体接触而发生反应时，应如何选择适当的材料。表中的推荐不是绝对的，因为材料的耐腐蚀性与流体的浓度、温度、压力和杂质等因素有关。因此，必须强调本表只能作为一个导则。,常用物料管道材料选用表(3),39,阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是：运行接通和截断介质；防止介质倒流；调节介质压力、流量；分离、混合或分配介质；防止介质压力超过规定数值， 保证管道或设备安全运行,阀门,40,按结构特征，根据关闭件相对于阀座移动的方向可分：1 截门形：关闭件沿着阀座中心移动，2 闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动，3 旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转，。4 旋启形；关闭件围绕阀座外的轴旋转，5 碟形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转，6 滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动。,阀门的分类(1),41,按用途，根据阀门的不同用途可分：1 开断用：用来接通或切断管路介质，如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。2 止回用：用来防止介质倒流，如止回阀。3 调节用：用来调节介质的压力和流量，如调节阀、减压阀。4 分配用：用来改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等。5 安全阀：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全，如安全阀、事故阀。6 他特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等。,阀门的分类(2),42,按驱动方式，根据不同的驱动方式可分：1 手动：借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，有人力驱动，传动较大力矩时，装有蜗轮、齿轮等减速装置。2 电动：借助电机或其他电气装置来驱动。3 液动：借助（水、油）来驱动。4 气动；借助压缩空气来驱动。,阀门的分类(3),43,按压力，根据阀门的公称压力可分：1 真空阀：绝对压力0.1Mpa 即760mm 汞柱高的阀门，通常用mm 汞柱或mm水柱表示压力。2 低压阀：公称压力PN1.6Mpa 的阀门（包括PN1.6MPa 的钢阀）3 中压阀：公称压力PN2.56.4MPa 的阀门。4 高压阀：公称压力PN10.080.0MPa 的阀门。5 超高压阀：公称压力PN100.0MPa 的阀门。,阀门的分类(4),44,按介质的温度分，根据阀门工作时的介质温度可分：1 普通阀门：适用于介质温度-40425阀门。2 高温阀门：适用于介质温度425600阀门。3 耐热阀门：适用于介质温度600以上的阀门。4 低温阀门：适用于介质温度-40 -150阀门。5 超低温阀门：适用于介质温度-150以下阀门。,阀门的分类(5),45,按公称通径分，根据阀门的公称通径可分：1 小口径阀门：公称通径DN40mm 的阀门。2 中口径阀门：公称通径DN50300mm 的阀门。3 大口径阀门：公称通径DN3501200mm 的阀门。4 特大口径阀门：公称通径DN1400mm 的阀门。,阀门的分类(6),46,按与管道连接方式分，根据阀门与管道连接方式可分；1 法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道采用法兰连接的阀门。2 螺纹连接阀门：阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道采用螺纹连接的阀门。3 焊接连接阀门：阀体带有焊口，与管道采用焊接连接的阀门。4 夹箍连接阀门：阀体上带有夹口，与管道采用夹箍连接的阀门。5 卡套连接阀门：采用卡套与管道连接的阀门。,阀门的分类(7),47,闸阀是指关闭件（闸板）沿通路中心线的垂直方向移动的阀门。闸阀在管路中主要作切断用。闸阀是使用很广的一种阀门，一般口径DN50mm 的切断装置都选用它，有时口径很小的切断装置也选用闸阀,闸 阀(1),48,闸阀（2）,49,闸阀有以下优点：流体阻力小。开闭所需外力较小。介质的流向不受限制。全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。体形比较简单，铸造工艺性较好。,闸 阀(3),50,闸阀也有不足之处：外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。,闸 阀(4),51,截止阀是关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。截止阀在管路中主要作切断用,截止阀(1),52,截止阀(2),53,截止阀有以下优点：1 在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。2 开启高度小。3 通常只有一个密封面，制造工艺好，便于维修。截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制在DN200mm 以下。截止阀的流体阻力损失较大。因而限制了截止阀更广泛的使用。,截止阀(3),54,是指通过改变通道面积达到控制或调节介质流量与压力的阀门。节流阀在管路中主要作节流使用。最常见的节流阀是采用截止阀改变阀瓣形状后作节流用。但用改变截止阀或闸阀开启高度来作节流用是极不合适的，因为介质在节流状态下流速很高，必然会使密封面冲蚀磨损，失去切断密封作用。同样用节流阀作切断装置也是不合适。,节流阀(1),55,节流阀(2),56,止回阀止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。,止回阀,57,旋塞阀是指关闭件（塞子）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向。旋塞阀是指关闭件（塞子）绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。,旋塞阀,58,球阀球阀和旋塞阀是同属一个类型的阀门，只有它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。,球阀（1）,59,球阀（2）,60,球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门，它具有以下优点：1 流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。2 结构简单、体积小、重量轻。3 紧密可靠，目前球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。4 操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90，便于远距离的控制。5 维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。6 在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。7 适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。,球阀（3）,61,蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门，叫蝶阀。作为密封型的蝶阀，是在合成橡胶出现以后，才给它带来了迅速的发展，因此它是一种新型的截流阀。在我国直至二十世纪八十年代，蝶阀主要作用于低压阀门，阀座采用合成橡胶，到九十年代，由于国外交流增多，硬密封金属密封蝶阀得以迅速发展。目前已有多家阀门厂能稳定地生产中压金属密封蝶阀，使蝶阀应运领域更为广泛。,蝶阀（1）,62,蝶阀（2）,63,蝶阀的特点：（1）结构简单，外形尺寸小。由于结构紧凑，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。（2）流体阻力小，全开时，阀座通道有效流通面积较大，因而流体阻力较小。（3）启闭方便迅速，调节性能好，蝶板旋转90既可完成启闭。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控 制流量。（4）启闭力矩较小，由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等，而产生转矩的方向相反，因而启闭较省力。（5）低压密封性能好，密封面材料一般采用橡胶、塑料、故密封性能好。受密封圈材料限制，蝶阀使用压力和工作温度范围较小。但硬密封蝶阀的使用压力和工作温度范围，都有了很大的提高。,蝶阀（3）,64,安全阀安全阀是防止介质压力超过规定数值起安全作用的阀门。安全阀在管路中，当介质工作压力超过规定数值时，阀门便自动开启，排放出多余介质；而当工作压力恢复到规定值时，又自动关闭。,安全阀（1）,65,安全阀常用的术语1、开启压力：当介质压力上升到规定压力数值时，阀瓣便自动开启，介质迅速喷出，此时阀门进口处压力称为开启压力。2、排放压力；阀瓣开启后，如设备管路中的介质压力继续上升，阀瓣应全开，排放额定的介质排量，这时阀门进口处的压力称为排放压力。3、关闭压力：安全阀开启，排出了部分介质后，设备管路中的压力逐渐降低，当降低到小于工作压力的预定值时，阀瓣关闭，开启高度为零，介质停止流出。这时阀门进口处的压力称为关闭压力，又称回座压力。,安全阀（2）,66,4、工作压力；设备正常工作中的介质压力称为工作压力。此时安全阀处于密封状态。5、排量：在排放介质阀瓣处于全开状态时，从阀门出口处测得的介质在单位时间内的排出量，称为阀的排量。,安全阀（3）,67,制造阀门零件材料很多，包括各种不同牌号的黑色金属和有色金属及其合金、各种非金属材料等制造阀门零件的材料要根据下列因素来选择：1、工作介质的压力、温度和特性。2、该零件的受力情况以及在阀门结构中所起作用。3、有较好的工艺性。4、在满足以上条件情况下，要有较低的成本。,阀门主要零件材料,68,由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压，温度可以从-269到816，有些工作温度可达1200，工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看，有磨拉磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。,关闭件和阀座密封面的工作条件,69,（1）磨粒磨损是指粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在接触表面就会划出一条微小的沟槽，此沟槽所脱落的材料以碎屑或疏松粒子的形式被推离物体的表面。（2）腐蚀磨损：金属表面腐蚀时产生一层氧化物，这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。（3）表面疲劳磨损：反复循环加载和卸载会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片和凹坑，最终导致表面的破坏。（4）冲蚀：材料的损环是由锐利的粒子冲撞物体而产生的，它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。（5）擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破坏。,关闭件和阀座密封面的工作条件,70,阀体、阀盖和阀板（阀瓣）是阀门主要零件之一，直接承受介质压力，所用材料必须符合“阀门的压力与温度等级”的规定。常用材料有下面几种：一、灰铸铁：灰铸铁适用于公称压力PN1.0MPa，温度为10200的水、蒸汽、空气、煤气及油品等介质。灰铸铁常用牌号为：HT200、HT250、HT300、HT350。二、可锻铸铁：适用于公称压力PN2.5MPa，温度为30300的水、蒸汽、空气及油品介质，常用牌号有：TH30006、KTH33008、KTH35010。,阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料,71,三、球墨铸铁：适用于PN4.0MPa，温度为30350的水、蒸汽、空气及油品等介质。常用牌号有：QT40015、QT45010、QT5007。鉴于目前国内工艺水平，根据经验，建议PN2.5MPa，阀门还是采用钢制阀门为安全。四、耐酸高硅球墨铸铁：适用于公称压力PN0.25MPa，温度低于120的腐蚀性介质。五、碳素钢：适用于公称压力PN32.0MPa，温度为30425的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25 及优质钢20、25、30 及低合金结构钢16Mn。,阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料,72,六、铜合金：适用于PN2.5MPa 的水、海水、氧气、空气、油品等介质，以及温度40250的蒸汽介质，常用牌号为ZGnSn10Zn2(锡青铜），H62、Hpb591（黄铜）、QAZ192、QA194(铝青铜)。七、高温铜：适用于公称压力PN17.0MPA、温度570的蒸汽及石油产品。常用牌号有ZGCr5Mo,1Cr5M0. ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV , WC6, WC9 等牌号。具体选用必须按照阀门压力与温度规范的规定。八、低温钢，适用于公称压力PN6.4Mpa,温度196乙烯，丙烯，液态天然气，液氮等介质，常用牌号）有ZG1Cr18Ni9 、0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 、ZG0Cr18Ni9九、不锈耐酸钢，适用于公称压力PN6.4Mpa 、温度200硝酸，醋酸等介质，常用牌号有ZG0Cr18Ni9Ti 、 ZG0Cr18Ni10 ， ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti,阀体、阀盖和阀板（阀瓣）的材料,73,密封面材料密封面是阀门最关键工作面，密封面质量的好坏关系到阀门使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。通常分两大类：（一） 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）（二） 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）,密封面材料,74,阀 杆 材 料阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。,阀 杆 材 料,75,常用的阀杆材料有以下几种。一、碳素钢用于低压和介质温度不超过300的水、蒸汽介质时，一般选用A5 普通碳素钢。用于中压和介质温度不超过450的水、蒸汽介质时，一般选用35 优质碳素钢。二、合金钢用于中压和高压，介质温度不超过450的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。用于高压、介质温度不超过540的水、蒸汽等介质时，可选用38CrMoALA 渗氮钢。用于高压、介质温度不超过570的蒸汽介质时，一般选用25Cr2MoVA 铬钼钒钢。,阀 杆 材 料,76,三、不锈耐酸钢用于中压和高压、介质温度不超过450的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 铬不锈钢。用于腐蚀性介质时，可选用Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和PH15-7Mo 沉淀硬化钢。四、耐热钢用于介质温度不超过600的高温阀门时可选用4Cr10Si2Mo 马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体型耐热钢。,阀 杆 材 料,77,阀杆螺母材料阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。一、铜合金铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。对于Pg1.6Mpa 的低压阀门可采用ZHMn58-2-2 铸黄铜。对于Pg16-6.4Mpa 的中压阀门可采用ZQAL9-4 无锡青铜。对于高压阀门可采用ZHAL66-6-3-2 铸黄铜。,阀杆螺母材料,78,二、钢当工作条件不允许采用铜合金时，可选用35、40 等优质炭素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2 等不锈耐酸钢。工作条件不允许指下列情况。1、用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。,阀杆螺母材料,79,常用的内件材料组合(1),80,常用的内件材料组合(2),81,表中13Cr表示Cr13系不锈钢，如1Cr13、2Cr13等。STL即STELLITE（硬质合金如钴基硬质合金等）。Monel即蒙耐尔合金，Hastelloy即哈氏合金。Inconel即因科镍尔合金。用斜杠分开的两种材料，阀座密封面材料可选用两种材料之一，闸板（阀瓣）密封面材料为另一种。,常用的内件材料组合(3),82,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。,紧固件材料(1),83,紧固件材料(2),根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按下表 选择。,84,工作温度在350以上的螺栓应选择使用耐热钢。调节阀螺栓用钢中的耐热钢主要有：低合金珠光体耐热钢、高铬马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁镍基和镍基合金耐热钢。 马氏体不锈钢：含铬量在12%17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能，较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外，还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数，能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600时，其强度虽然低于奥氏体不锈钢，但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0以下的环境中，材料的韧性会丧失，存在冷脆现象。,用于调节阀高温螺栓,85,低合金的珠光体耐热钢可以在较高的温度下使用。一般工作温度低于480的螺栓可以选择铬钼钢，而工作温度在540以下则宜使用铬钼钒钢。这两类材料在调质状态下短期使用性能较好，在正火回火状态下长期使用具有较好的抗松驰性能。铬钼钒钢经正火回火后室温冲击韧性较低，在540时有持久缺口敏感性，持久强度降低。,用于调节阀高温螺栓,86,马氏体不锈钢：含铬量在12%17%的马氏体不锈钢螺栓具有较好的抗松驰性能，较高的持久塑性和较低的缺口敏感性。材料的韧性和热强性较好外，还具有良好的减振性能和较小的线膨胀系数，能抗大气和海水环境腐蚀。马氏体不锈钢螺栓适用于冲击载荷和腐蚀介质的环境条件。在最高工作温度不超过600时，其强度虽然低于奥氏体不锈钢，但仍有相当的强度。但马氏体不锈钢的低温性能较差。在低于0以下的环境中，材料的韧性会丧失，存在冷脆现象。,用于调节阀高温螺栓,87,奥氏体不锈钢 奥氏体18-8不锈钢螺栓具有良好的抗全面腐蚀性能和高温力学性能，能在600的高温下使用。且具有良好的低温性能，在较低的温度下仍能保持相当的强度。但其缺点是材料的屈服强度较低，且不能通过热处理改善其力学性能。而奥氏体沉淀硬化不锈钢是在热处理过程中，通过时效处理产生沉淀硬化，析出弥散分布的碳化物和金属间的化合物，从而提高强度，同时仍保持原不锈钢原来良好的耐腐蚀性和抗氧化性，这种螺栓在650以下使用抗松驰性能较稳定，但其合金含量较高，热处理工艺较复杂，材料的价格较昂贵。,用于调节阀高温螺栓,88,铁镍基和镍基合金 工作温度在570以上的螺栓可以选择铁镍基或镍基合金。控制阀这类材料一般含钴，具有特别好的高温性能。如美国的waspalog镍基合金，可在760以下工作；M252镍基合金可用至840，Cr14Ni25Mo铁镍基合金也可使用至650；我国生产的高温合金也可用作高温螺栓用钢。,用于调节阀高温螺栓,89,填料材料在阀门上填料是用来充填阀盖填料室空间，以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。1、 对填料的要求1） 耐腐蚀性好，填料与介质接触必须能耐介质的腐蚀。2） 密封性好，填料在介质及工作温度的作用下不泄漏。3） 摩擦系数小，以减小阀杆与填料间的摩擦力矩。,填料（1）,90,填料的种类填料可分为软质填料及硬质填料两种：1）软质填料：系由植物质，即大麻、亚麻、棉、黄麻等，或由矿物质，即石棉纤维，或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳，也有压成的成型的填料，以及柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜，常用于100以下的低压阀门；矿物质填料可用于450-500的阀门。近年来使用橡胶O 型圈做填料的结构在逐步推广，但介质温度一般限制在60以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。2）硬质填料：即由金属或金属与石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合烧结而成型填料，金属填料使用较少。,填料（2）,91,填料的选择选择填料要根据介质、温度和压力来选择，常用的材料有以下几种：1）油浸石棉绳，可按下表选择。,填料（3）,92,注：形状代号F 表示方的，穿心或一至多层编结；Y 表示圆的，中间是一扭制芯子，外边是一至多层编结；N 表示扭制的2）橡胶石棉绳：3）石墨石棉绳：石棉绳上涂有石墨粉，可用温度450以上，压力可以达到16Mpa，一般适用于高压蒸汽上。近后来又逐步采用了压成人字型填料，单圈放置，密封性好。4）聚四氟乙烯：这是一种目前使用较广的一种填料。特别适用腐蚀性介质上，但温度不得起过200。一般采用压制或棒料车制而成，,填料（4）,93,填料（5）,94,垫片材料垫片是用来充填两个结合面（如阀体和阀盖之间密封面）间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄漏。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。,垫片材料,95,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。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。,垫片材料,96,垫片材料的选择,97,金属材料耐腐蚀性的10级标准,98,钢号中碳含量以千分之几表示例如“2Cr13”钢的平均碳含量为2；若钢中含碳量0.3或0.8者，钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2（C0.3Cr17%Ni14%Mo2%）、0Cr18Ni9（C0.8Cr18%Ni9%） 等。2）钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.40.6%，后者为0.91.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5% 时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4 等。例如18Cr2Ni4WA。3）钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含 量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.070.12%，硼为0.0010.005%。,不锈钢命名方式,99,奥氏体不锈钢是指在常温下具有“奥氏体组织”（碳在铁中的固溶体 特性：呈体型立方晶体）的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。,奥氏体不锈钢,100,304型：广泛使用的材料。能经受一般的锈蚀，可抵抗加工介质浸蚀（但含有浓酸和氯化物成分的高温状态可能出现腐蚀），能抵抗有 机化合物、染料和广泛的 各种各样的无机化合物。304L型（低碳），耐硝酸性好并耐中等温度和浓度的硫酸， 广泛地用作液态气体贮罐，用作低温设备（304N）、器具其它消费产品，厨房设备、医 院设备、运输工具、废水处理装置。,304不锈钢,101,316型： 比304型含有稍多的镍，并含有2%3%的钼，耐蚀性比304