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公稱(chēng)直徑和閥門(mén)主體材料對(duì)閥門(mén)選擇的影響

發(fā)布時(shí)間：2023-11-10

閥門(mén)的屬性描述參數(shù)是比較多的，但大體上可以分為四類(lèi)，即基本參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、主要零部件材料和特殊要求。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的選擇和確定，才能準(zhǔn)確地表達(dá)應(yīng)用閥門(mén)的屬性。屬性參數(shù)一般為閥門(mén)料單中常描述的信息內(nèi)容，也是閥門(mén)數(shù)據(jù)表中表達(dá)的核心內(nèi)容。其中，基本參數(shù)是描述閥門(mén)的基礎(chǔ)參數(shù)，是決定應(yīng)用閥門(mén)使用性和可靠性的核心參數(shù)，不能缺省選擇。結(jié)構(gòu)參數(shù)也是描述閥門(mén)的重要參數(shù)，但其中一些可以缺省選擇，多數(shù)閥門(mén)廠(chǎng)都有足夠的經(jīng)驗(yàn)根據(jù)采購(gòu)方提出的基本參數(shù)和介質(zhì)條件給出合理的結(jié)構(gòu)配置。主要零部件材料也是描述閥門(mén)的重要參數(shù)，會(huì)影響到閥門(mén)的使用性能和安全性。特殊要求是指對(duì)閥門(mén)提出的那些帶有顯著個(gè)性特征而且可以簡(jiǎn)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(jìn)行描述，則往往放在配套的項(xiàng)目采購(gòu)技術(shù)規(guī)定中給出，或者在閥門(mén)料表/閥門(mén)數(shù)據(jù)表中簡(jiǎn)單給出，而同時(shí)在項(xiàng)目采購(gòu)技術(shù)規(guī)定中詳細(xì)給出。

上海川滬閥門(mén)在公稱(chēng)直徑和閥門(mén)主體材料上給與以下幾點(diǎn)參考選型建議。

1.公稱(chēng)直徑

閥門(mén)公稱(chēng)直徑應(yīng)與連接的管道公稱(chēng)直徑取一致，這是由工藝工程師根據(jù)工藝條件要求的流量、流速、壓力降等參數(shù)并考慮裝置建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性決定的。影響閥門(mén)公稱(chēng)直徑選用的因素有以下幾個(gè)方面。

(1) 流量
閥門(mén)的公稱(chēng)直徑應(yīng)滿(mǎn)足介質(zhì)流量的要求

(2) 流速
在滿(mǎn)足個(gè)質(zhì)流量要求的情況下，還應(yīng)滿(mǎn)足介質(zhì)對(duì)流速的限制要求。例如，應(yīng)考慮介質(zhì)可能出現(xiàn)的汽蝕、沖蝕、磨損、振動(dòng)、噪聲、壓力降等對(duì)介質(zhì)流速的限制要求。

（3）壓力降
在滿(mǎn)足介質(zhì)流量及流速限制要求的情況下，還應(yīng)考慮介質(zhì)通過(guò)閥門(mén)產(chǎn)生的壓力降對(duì)生產(chǎn)操作的影響。壓力降較大時(shí)也會(huì)影響裝置的運(yùn)行費(fèi)用。

(4)經(jīng)濟(jì)性
較大的公稱(chēng)直徑會(huì)直接導(dǎo)致基建投資的升高。

(5)標(biāo)準(zhǔn)化系列
根據(jù)流量、流速、壓力降等要求并兼顧了經(jīng)濟(jì)性等因素而選擇的閥門(mén)直徑，應(yīng)就近上靠到標(biāo)準(zhǔn)化系列。

2.閥門(mén)主體材料

閥門(mén)主體材料是由管道材料工程師根據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力、介質(zhì)性質(zhì)等參數(shù)并考慮經(jīng)濟(jì)性等因素進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)不同。例如，當(dāng)根據(jù)介質(zhì)條件選擇管子材料125Cr-0.5Mo鉻合金鋼ASTMA335 GrP11時(shí)，閥門(mén)主體材料就應(yīng)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(xué)成分和力學(xué)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(biāo)準(zhǔn)和材料等級(jí)號(hào)不同。

由于主體材料選擇的復(fù)雜性，這里不再展開(kāi)介紹，僅給出一些選用原則

(1)鑄鐵

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

(2)普通碳素鋼

1.沸騰鋼應(yīng)限用在設(shè)計(jì)壓<0.6MPa、設(shè)計(jì)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(zhì)和有應(yīng)力腐蝕的環(huán)境中。

2.鎮(zhèn)靜鋼應(yīng)限用在設(shè)計(jì)溫度為 0~400C范圍內(nèi)。當(dāng)它用于有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感的環(huán)境時(shí)，本體硬度應(yīng)不大于 160HB，焊縫硬度應(yīng)不大于 200HB，并對(duì)本體和焊縫進(jìn)行 100%無(wú)損探傷。

3。用于壓力管道的沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼，其含碳量不得大于0.%

(3)優(yōu)質(zhì)碳素鋼

1.用于有堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(包括輸送氨、胺或性)傾向的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)考慮有發(fā)生堿脆的可能性，故應(yīng)符合其他相關(guān)規(guī)范的規(guī)定和限制。

2.用于有化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)進(jìn)行焊后應(yīng)力消除熱處理，應(yīng)考慮有發(fā)生SSC的可能性。材料應(yīng)符合NACE MR0103/NACE MR0175和其他相關(guān)規(guī)范的要求。

③用于均勻腐蝕介質(zhì)環(huán)境時(shí)，應(yīng)限制腐蝕速率，滿(mǎn)足閥門(mén)使用壽命要求，同時(shí)將預(yù)期的腐蝕速率或要求的腐蝕余量傳遞給閥門(mén)生產(chǎn)商。

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

⑤臨氫操作時(shí)，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性。高溫下(指200℃及以上溫度)選材時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足API941和其他相關(guān)規(guī)范的要求。用于高壓臨氫、交變載荷情況下的碳素鋼材料應(yīng)是經(jīng)過(guò)爐外精煉的材料。

⑥含碳量大于0.3%的碳鋼不應(yīng)用作焊連接的閥門(mén)及其元件。

⑦用于低溫介質(zhì)環(huán)境時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求(例如GB/20801、ASME B31.3等)做低溫沖擊韌性試驗(yàn)。

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

②用于均勻腐蝕介質(zhì)環(huán)境下時(shí)，應(yīng)限制腐蝕速率，滿(mǎn)足閥門(mén)使用壽命要求，同時(shí)將預(yù)期的腐蝕速率或要求的腐蝕余量傳遞給閥門(mén)生產(chǎn)商。

③臨氫操作時(shí)，應(yīng)考慮發(fā)生氫損傷的可能性。高溫下(指200℃及以上溫度)選材時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足API941和其他相關(guān)規(guī)范的要求。在高溫H?+H?S介質(zhì)環(huán)境下工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)Nelson曲線(xiàn)和Couper曲線(xiàn)確定其使用條件。

④應(yīng)避免在有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向的環(huán)境中使用。

⑤對(duì)于2.25Cr-1Mo材料，在400～550℃溫度區(qū)間內(nèi)長(zhǎng)期工作時(shí)，應(yīng)考慮發(fā)生回火脆性的可能性。此情況下應(yīng)根據(jù)相關(guān)的規(guī)范對(duì)材料中的敏感元素含量進(jìn)行控制。

⑥鉻鉬合金鋼一般應(yīng)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(qū)間內(nèi)長(zhǎng)期工作時(shí)，應(yīng)考慮產(chǎn)生475℃回火脆性的可能性。因此，在上述條件下應(yīng)用此類(lèi)不銹鋼時(shí)，應(yīng)將其彎曲應(yīng)力、振動(dòng)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(qū)間長(zhǎng)期工作時(shí)，應(yīng)考慮防止發(fā)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(qiáng)度的下降問(wèn)題。有資料指出，σ相析出一般發(fā)生在鐵素體不銹鋼中，對(duì)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)540～900℃的溫度區(qū)間時(shí)，應(yīng)考慮防止產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。當(dāng)有敏感的腐蝕介質(zhì)存在時(shí)，應(yīng)選用穩(wěn)定型(含穩(wěn)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(shí)，有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和點(diǎn)蝕的可能。應(yīng)避免接觸濕的氯化物，或者控制物料和環(huán)境中的氯離子濃度不超過(guò)50×10-6。

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

⑥奧氏體不銹鋼使用溫度超過(guò)525℃時(shí)，其含碳量應(yīng)大于0.04%。

⑦對(duì)有劇烈環(huán)烷酸腐蝕的介質(zhì)環(huán)境，應(yīng)選用含鉬的奧氏體不銹鋼(如316、316L)。

⑧對(duì)于高溫尿素介質(zhì)環(huán)境，應(yīng)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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