选择阀门主要零件的材料,首先应考虑到工作介质的物理性能(温度、压力)和化学性能(腐蚀性)等。同时还应了解介质的清洁程度(有无固体颗粒)。除此之外,还要参照国家和使用部门的有关规定和要求。

许多种材料可以满足阀门在多种不同工况的使用要求。但是,正确的、合理的选择阀门的材料,可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。

在阀门零件材料的划分中,最一般的方法是按壳体所使用的材料划分:如铸铁阀,壳体材料用灰铸铁、可锻铸铁或球墨铸铁制成的阀门,钢阀,壳体用碳素钢、合金钢或不锈耐酸钢制成的闪,钛阀,壳体用钛合金制成的阀门,铜阀,壳体用铜合金制成的阀门,铝阀,壳体用铝合金制的阀门,塑料阀,壳体用塑料制成的阀门,陶瓷阀,壳体内衬有陶瓷的阀门,等等。

1、铸铁阀

铸铁阀以其价格低廉,制造工艺简单,有较好的耐腐蚀性能,广泛应用于国民经济各个部门,是水道、建筑设备、煤气设备、船舶、消防设备、石油化工设备、炼铁设备、食品加工设备等不可缺少的管路附件。铸铁阀的工作温度范围通常中从环境(室温)温度到225℃以下。但是,由于灰铸铁是脆性材料,限制了铸铁阀的使用范围。

在铸铁阀门中,由于可锻铸铁和球铸铁内部显微组织的改变,可锻铸铁的组织近表层为铁素体,中心部为珠光体,与软钢的组织大致相同。球墨铸铁是经过添加元素和变质处理,且在铸过程中获得球状石墨,因此,其力学性能比普通灰铸铁要好得多,其使用工作压力可更高些。

通常,铸铁阀门的使用范围规定如下:

(1)当用于公称压力PN≤1.0MPa,工作温度为—10~200℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等,通常选用牌号为HT200、HT250、HT300、HT350的灰铸铁阀。

(2)当用于公称压力PN≤2.5MPa,工作温度为—30~300℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等,通常选用牌号为KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10的可锻铸铁阀。

(3)当用于公称压力PN≤4.0MPa,工作温度为—30~350℃,工作介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等,通常选用牌号为QT400-15、QT450-10、QT500-7的球墨铸铁阀。

2、钢阀

由于使用钢材的种类不同,钢阀所适用的介质也大不相同,尽管钢阀的价格比较昂贵,但由于钢是一种塑性材料,适用范围广,可以在多种介质中应用,如钨、饱和蒸汽和热蒸汽、高温和低温油品、液化气体、腐蚀性强的介质等,因此应用非常广泛。

碳钢,由于其力学性能和综合使用性能优异,因此,其使用范围更广,通常还包括铸铁阀及青铜阀(广泛应用于—180℃以下)使用的工况条件。一般在重要的设备、装置和管道上都采用坚固可靠的钢制阀门。在介质为可燃性气体、液体,毒性气体、液体,易燃易爆性介质,压缩气体,液化气体,动力装置的管道上,以及其它类似的场合,必须使用钢制阀门。

特碳钢和低镍合金钢可用于工作温度低于零度的工况,但不能使用到深冷的区域。用这些材料制造的阀门,可能适用于海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等介质。

耐腐蚀钢材包括不锈钢、特种不锈钢、“蒙乃尔”合金,哈斯特洛依“B”,哈斯特洛依“C”,不锈耐酸钢等。

不锈钢耐酸钢阀门可以广泛应用于化工和食品行业。如输关醋酸、硝酸、硫酸、碱、西漂白液、食品、果汁、碳酸、制革液和其它许多化工产品的管路上。超低碳奥氏体不锈耐酸钢阀门,通常用于在低温下输送液态气体,如天然气、沼气、氧气和氢气等。特种不锈钢阀门有很好的耐腐蚀性能,通常用于输送各种温度和浓度的硫酸的管道和装置上。“蒙乃尔”合金阀门,主要用于输送碱、盐溶液,食品和许多无机酸,特别是硫酸和氢氟酸的管道和装置上。此外,这类阀门还可用于蒸汽和海水的管道上。镍阀,对于碱和盐溶液具有极强的耐腐蚀能力,通常用在产品输送中,要求确保高纯度的工况。“哈氏”合金阀门,主要用于输送氯化铵、氯化锌、硫酸铝、硫酸铵、盐酸等强腐蚀性介质的管道和装置上。 

耐腐蚀材料制成的阀门,由于工艺复杂,价格昂贵,因此,在选用时,应有足够的依据,以便获得最经济的使用价值。

通常,各种钢制阀门的使用范围规定如下:

(1)用于公称压力PN≤32.00MPa,工作温度为—30~450℃,工作介质为水、蒸汽、空气、氨、氢气、氮气及石油产品等,通常选用牌号为WCA、WCB、WCC的碳素钢,牌号为20、25、30、35的优质碳素结构钢锻件,或牌号为16Mn的低合金结构钢锻件。

(2)用于工作压力PN≤17.00MPa,工作温度小于或等于550℃,工作介质为蒸汽及石油产品等,通常选用牌号为ZG15Cr5Mo的铬钼钢铸件,牌号为ZG20Cr1Mo1V、ZG15Cr1Mo1V的铬钼钒钢铸件,牌号为1Cr5Mo的铬钼钢锻件,或牌号为12Cr1Mo1V,12Cr1Mo1VA的铬钼钒钢锻件。

(3)用于公称压力PN≤6.4MPa,工作温度于或等于—196℃,工作介质为乙烯、丙烯、液态天然气及液氮等。通常选用牌号为ZG0Cr18Ni19、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈耐酸钢铸件,或牌号为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、00Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈耐酸钢锻件。

(4)用于公称压力PN≤6.4MPa,工作温度小于等于200℃、工作介质为硝酸等,通常选用牌号为ZG0Cr18Ni9、ZGCr18Ni9、ZG0Cr18Ni9Ti,以及ZG1Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈耐酸钢铸件,牌号为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈耐酸钢锻件。

(5)用于公称压力PN≤6.4MPa,工作温度小于等于200℃、工作介质为醋酸等,通常选用牌号为ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、的奥氏体不锈耐酸钢铸件,牌号为0Cr18Ni12Mo2Ti,1Cr18Ni12Mo3Ti的奥氏体不锈耐酸钢锻件。

用于制造阀门的钢材牌号很多,采购人员在选择阀门时,应根据工况条件,合理选择不同材料的阀门。

3、有色金属及其合金阀门

有色金属及其合金包括铜合金、铝合金以及钛和钛合金。钛和钛合金阀适用于腐蚀性介质和有特殊要求的阀门。

(1)铜合金阀:用于公称压力PN≤2.5MPa的水、海水、氧气、空气、油品等介质。当工作温度为—40~250℃的蒸汽时,常选用牌号为ZCuSn3Zn11Pb4、ZCuSn10Zn2的铸锡青铜,牌号为H62、HPb59-1的黄铜,牌号为QA19-2、QA19-4的铝青铜。

(2)铝合金阀:用于公称压力PN≤1.0MPa的腐蚀性介质工况时,常用牌号为ZL7、ZL10。

(3)钛和钛合金阀:工业纯钛和钛合金有很好的耐腐蚀性能,它的相对密度小、强度高,低温和高温性能都较稳定,是一种很好的耐腐蚀阀门。但由于钛和钛合金阀的成本比较高,铸造工艺性不好,目前仅有西安高压阀门厂生产。

4、塑料阀门、陶瓷阀门

这两种阀门都属于非金属材料阀门。非金属材料阀门的最大特点是耐腐蚀性强,甚至有金属材料阀门所不能具备的优点。非金属材料的阀门品种较多,其性能亦有很大差异,一般用于公称压力PN≤1.6MPa,工作温度不超过60℃的腐蚀性介质。