阀门分类详解

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阀门:

阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置。阀门是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动方向,具有导流防止逆流、稳压、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。

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。

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.特殊用途:如疏水阀、放空阀、排污阀等。

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。

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PN≤1.6Mpa的阀门(包括PN≤1.6MPa的钢阀)

3.中压阀:公称压力PN2.5—6.4MPa的阀门。

4.高压阀:公称压力PN10.0—80.0MPa的阀门。

5.超高压阀:公称压力PN≥100.0MPa的阀门。

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-40℃~425℃阀门。

2.高温阀门:适用于介质温度425℃~600℃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。

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DN<40mm的阀门。

2.中口径阀门:公称通径DN50~300mm的阀门。

3.大口径阀门:公称通径DN350~1200mm的阀门。

4.特大口径阀门:公称通径DN≥1400mm的阀门。

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。

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关闭件和阀座密封面的工作条件:

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。

阀体、阀盖和阀板(阀瓣)的材料:

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PN≤1.0MPa,温度为-10℃~200℃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PN≤2.5MPa,温度为-30~300℃的水、蒸汽、空气及油品介质,常用牌号有:TH300—06、KTH330—08、KTH350—10。

三、球墨铸铁:适用于PN≤4.0MPa,温度为-30~350℃的水、蒸汽、空气及油品等介质。

常用牌号有:QT400—15、QT450—10、QT500—7。鉴于目前国内工艺水平,根据经验,建议PN≤2.5MPa,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PN≤0.25MPa,温度低于120℃的腐蚀性介质。

五、碳素钢:适用于公称压力PN≤32.0MPa,温度为-30~425℃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。

六、铜合金:适用于PN≤2.5MPa 的水、海水、氧气、空气、油品等介质,以及温度-40~250℃的蒸汽介质,常用牌号为ZGnSn10Zn2(锡青铜),H62、Hpb59—1(黄铜)、QAZ19—2、QA19—4(铝青铜)。

七、高温铜:适用于公称压力PN≤17.0MPA、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PN≤6.4Mpa,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PN≤6.4Mpa 、温度≤200℃硝酸,醋酸等介质,常用牌号有ZG0Cr18Ni9T、ZG0Cr18Ni10<耐硝酸>, ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti<耐酸和尿素>。

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)

阀杆材料:

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。

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Pg<1.6Mpa 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。

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。

常用的内件材料组合:

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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。

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。

根据介质压力和温度选择紧固件材料时可按下表选择:

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用于调节阀高温螺栓:

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。

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。

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。

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。

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。

填料:

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。

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。

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。

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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。

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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。

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  • 本文由 发表于 2023年8月29日 17:33:23
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