提高。
2)碳素钢锻件。我国根据需要也制定了适用于阀门主体材料要求的碳钢锻件标准。其常用的有GB12228和JB4726。制造锻造阀门主要承压件、阀体、阀盖的材料最常用的牌号是GB699《优质碳素钢结构钢技术条件》中的20、25、30、35、40以及25Mn。一般习惯上中压锻钢阀采用25号钢制作承压件,35号40号用于制作PN16.0Mpa、PN32.0Mpa锻造角式高压阀承压件。PN14.0Mpa的缩径锻钢阀承压件常用25或25Mn制作。应注意锻件锻造后必须进行热处理,25号钢(包括25号)以下采用正火处理。
国内阀门主体常用碳钢锻件材料化学成分及力学性能
引进装置进入我国后,国外进口的锻造碳素钢阀门如800磅级锻钢阀采用的材料是ASTMA105《管道部件用碳素钢锻件》其主要化学成分(%):
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C
化学成分力学性能
≤0.35
Mn≤0.60~1.05
Si≤0.35δ%≥22
P≤0.04φ%≥30
S≤0.05HB≤187
σb(Mpa)σs(Mpa)≥485
≥250
注意事项:
(1)ASTMA105并不是我国的25号钢或25Mn钢,虽然其主要化学成分相当于我国的25Mn,但ASTMA105对其杂质元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn的含量的关系都有控制要求。(2)锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据产品设计要求决定的,对于低碳钢只要化学成分合格,正火的热处理工艺正确,它的力学性能就是一定的,不像中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回火温度得到不同的力学性能。对于锻造高压阀门,如PN16.0Mpa、PN32.0Mpa或更高压力的锻钢阀由设计决定采用的材料应达到的机械性能。根据所要求的机械性能确定回火温度,以达到材料的性能符合设计要求。
ASTMA105适用于阀门主体材料的碳钢锻件标准。标准中对材料的化学成分和力学性能进行了规定,同时还对钢材的冶炼方法、制造要求、热处理方式和化学成分及力学性能的执行标准都作出了规定。
2、普通低温钢1)低温钢铸件:
一般低温系列指小于-29℃至-196℃范围内。小于-196℃至-269℃为超低温范围。石化企业规定低于-20℃就算低温。一般碳素钢、低合金钢、铁素体钢在低温下韧性急剧下降,脆性上升,这种现象叫材料的冷脆现象。
ASTMA352/352M标准中规定了适用于低温工况条件下阀门主体材料的马氏体和铁素体钢的铸件。该标准中共有LCA、LCB、LCC、LC1、LC2、LC2-1、LC3、LC4、LC9和CA6NM等9种低温钢铸件牌号,其适用的低温等级从-32(LCA)~-196℃(LC9)。钢号中的L表示低温用钢,C表示材料的类型为铸件,后面的A、B、C表示属于碳钢类系列,是按钢适用温度的高低排列,越排后的其力学性能越好、低温性能越好及冲击试验的温度越低,分别是LCA(-32℃)﹥LCB和LCC(-46℃)。虽然LCB与LCC的冲击试验温度都是-46℃,但3个试样的平均值和3个试样中的最小值LCC都大于LCB。
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第3位用阿拉伯数字表示的表明其是属于合金钢类,数字越大表明其低温性能越好,低温冲击试验的温度越低。分别是LC1(-59℃)﹥LC2和LC2-1(-73℃)﹥LC3(-101℃)﹥LC4(-115℃)﹥LC9(-196℃)。其中常用的LCB、LC1、LC2和LC3已被转化为我国的阀门用低温钢铸件标准JB/T7248,按其主要化学元素依次被称为低温碳钢、0.5Mo钢、2.5Ni钢、3.5Ni钢。
注:低温冲击试验用铁素体钢如LCA、LCB、LCC、LC1、LC2、LC3制造的低温阀们主要零件特别是铸件,在低温下有明显的低温脆性,在低温下使用时必须达到一定的韧性,在低温下使用必须达到一定的韧性指标才能使用。因此,这些材料要进行最低使用温度下的冲击试验。其方法是把试块放在冷却介质中浸15分钟,然后在5秒钟内迅速试验完毕。冲击试样为夏氏V形缺口冲击试(样10mm×10mm)。上述各种材料的冲击能量指标即为夏氏V形缺口冲击试样(10mm×10mm)指标。ASTMA352∕A352M及JB∕T7248中常用低温钢铸件化学成分和力学性能
2)低温钢锻件:ASTMA350/350M中的LF1、LF2、LF3.
JB4727为我国低温压力容器用碳素钢和低合金钢锻件标准,阀门主体材料可以选用。在该标准中列出了20D、16MnD、16MnMoD、09Mn2VD、09MnNiD、20MnMoD、08MnNiCrMoVD和10Ni3MoVD等8种钢号。
3、高温铬钼钢:
高温情况下金属材料的力学性能与常温下的力学性能存在很大差异,其总的特点
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是温度越高,强度越低。而且在一定应力的作用下,变形量随着时间的增加而增大。这种现象就是金属的蠕变现象。
1)高温钢铸件:
ASTMA217/A217M中的高温承压用马氏体不锈钢和合金钢铸件适用于高温工况条件的阀门主体材料。在该标准中共包括1个牌号的马氏体不锈钢和9个牌号的铁素体合金钢,按钢种可分碳钼钢(WC1)、镍铬钼钢(WC4、WC5)、铬钼钢(WC6、WC9、WC11、C5、C12)和铬钼钒钢(CA12、CA15)。钢中的W表示为可焊接性,说明其具有较良好的焊接性能。C表示为铸钢,后面的数值表示高温合金钢适用工作温度高低的排列顺序。数值越大,表示其适用温度越高。以介质是水和蒸气为例,其可焊性的几种高温钢的最高使用温度分别是:WC1(≤450℃)<WC4(≤540℃) ASTMA217M中几种常用Cr2Mo的化学成分和力学性能 -39- — 2)高温钢锻件: 国际上应用于阀门主体材料高温铬钼钢锻件标准最具有代表性的应为ASTMA182/A182M中的低合金钢种。其中的F11.2级和F11.3级、F22.1级和F22.3级、F5和F5a分别为常用铸件WC6、WC9和C5的变形合金。 ASTMA182/A182中常用Cr2Mo高温钢的化学成分和力学性能 4、奥氏体不锈钢: Cr是决定不锈钢抗腐蚀性的主要元素。Cr可以使不锈钢在腐蚀介质中产生钝化现象,即表面上形成一层很薄的保护膜,同时Cr能有效地提高电极电位。当含Cr量达12.5%时,合金电极电位由负变正,因此不锈钢一般含Cr量均需达13%以上。钢中含Cr量越高,抗腐蚀性能越好。此外,Cr对钢的力学性能和工艺性能都有很好的作用。 1)不锈钢铸件: 目前国际上推荐使用的阀门主体材料采用不锈钢居多。ASTMA351/A351M中就有20余种,其中大多数为奥氏体不锈钢,最常用的有CF3、CF8、CF3M、CF8M和CF8C等。其基型为18Cr-8Ni奥氏体不锈钢。牌号中的C表示为使用温度在650℃以下的不锈钢铸件,第2个字母表示不锈钢中含Ni量,其英文字母越靠后,含Ni量越高,F的含Ni量为8.0%~12.0%,数字代表含C量的最大值(以万分之几表示),后面的M和C等表示在铬镍含量为18-8的基础上添加其他的不同合金元素,M表示Mo,C表示Nb等。 -40- 电—