閥門主體零件（jiàn）適宜工作溫度介紹 
1概述（shù） 
閥（fá）門設計（jì）和選材時必須（xū）重點考慮的問題（tí）之一（yī）是閥門的工作溫度。為了規範閥門主（zhǔ）體材料的適宜工（gōng）作溫度，從各種類型的閥門用鋼和合金牌號的材料性能方麵對我國石油化工（gōng）、化工、化肥、電（diàn）力及冶金等行業用的閥門主體材料的適宜工作溫度及相關要求作出了明確的規定，供閥門產品設（shè）計、製造及檢驗時用。另外，從技術管理和生產管理（lǐ）及物資采（cǎi）購等方麵考慮，對每種類型（xíng）的鋼應選用綜合性能良好的，不宜選用過（guò）多的鋼號和合金牌號，以防造（zào）成混亂。 
2低溫工況 
2.1超低溫閥門材（cái）料 
超低溫閥（fá）門〔-254(液氫)～-101℃(乙烯)〕主體（tǐ）材料必須選（xuǎn）用麵心立方晶格的奧氏體不鏽鋼、銅（tóng）合金或鋁合金，其熱處（chù）理後的低溫力（lì）學性能（néng），特別是低溫衝擊（jī）韌性（xìng）必（bì）須（xū）達（dá）到標（biāo）準的要求。 
下列奧氏體不鏽鋼可用於製（zhì）造超低溫閥門。ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D(蘭（lán）州高壓閥門廠設計，工廠標準代號（hào）GFQ81-93)。超低溫閥門的閥體、閥（fá）蓋、閘板或閥瓣等在精（jīng）加工前，必須在液氮(-196℃)中進行深冷（lěng）處理。 
2.2低溫閥門材料 
適用於低溫閥門(-100～-30℃)的（de）主體材料有低溫奧氏體不鏽鋼和低溫（wēn）承壓（yā）件用鐵素體和馬氏（shì）體鋼。 
低溫用奧氏體不鏽鋼有（yǒu）ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和（hé）F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D。 
低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼有ASTMA352LCA(-32℃)、LCB、LCC(-46℃)、LC1(-59℃)、LC2、LC211(-73℃)和LC3(-100℃)。 
ASTMA352標準中的材料初級價（jià）格較低，但是其冶煉（liàn）時化學成分必須有可靠且要求（qiú）十分嚴格的工廠內控（kòng）標準。其熱處理工藝複（fù）雜，需要多次作調質（zhì）處理，方能（néng）達到標準要求的（de）低溫衝擊韌性的要求，生產周期長。低溫衝擊韌性達不到標準要求時，不允許投料作低溫鋼使用。因此，隻有在生（shēng）產批量（liàng）大，並且可成爐冶煉時才采用，而在（zài）一般情（qíng）況下選用奧氏體不鏽鋼。 
3非腐蝕工（gōng）況 
閥門工作介質為水、蒸汽（qì）、空氣和油品等（děng）非腐蝕性物（wù）質時，一般采用碳素（sù）鋼（gāng）。閥門用碳素（sù）鋼係指ASTMA216標準中的WCB、WCC鑄鋼和ASTMA105鍛鋼。閥門用碳素鋼適宜工作溫度為-29～425℃。但是為了（le）安全，考慮到介質的工作溫度有可能波動，因此，一般碳素鋼（gāng）的使用溫度（dù）不應超過400℃。 
4腐蝕工況 
4.1鉻-鉬係高溫鋼 
閥門選用的Cr-Mo高溫鑄鋼主要是采用ASTMA217標準中的（de）WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo)，其對應的（de）軋材分別為ASTMA182中的F11、F22和F5。 
⑴低鉻級鉻-鉬鋼 
低鉻級鉻（gè）-鉬鋼有WC6、WC9、F11和F22，其適用的工作介質為水（shuǐ）、蒸汽和氫氣，不宜用於含硫油品。WC6和F11適宜工作溫度（dù）為-29～540℃，WC9和F22適宜工作溫度為-29～570℃。 
⑵鉻五鉬高（gāo）溫鋼 
鉻（gè）五鉬高（gāo）溫鋼有C5(ZG1Cr5Mo)和F5，其適用的工作介質為水、蒸汽、氫氣和含硫油品等。 
C5(ZG1Cr5Mo)如果用於水蒸汽時（shí），其最高工作溫度為600℃。用於含硫（liú）油品等工作介質時，其最高工作溫度為550℃。因此，規定C5(ZG1Cr5Mo)的工作溫度為≤550℃。 
4.2不鏽耐酸鋼 
不鏽耐酸鋼是指用於石化及化工、化肥行業中（zhōng）抗硝酸、硫酸、醋（cù）酸及有機酸等耐腐蝕性的鉻鎳或鉻鎳鉬不鏽耐酸鋼。不（bú）鏽耐酸鋼鑄鋼主（zhǔ）要（yào）是采用ASTMA743或ASTMA744標（biāo）準中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等，其（qí）對應的（de）軋材分別（bié）為ASTMA182標準中的（de）F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美國UNSN08020。 
⑴Cr-Ni不鏽鋼 
Cr-Ni類不鏽耐酸鋼有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和F347，其適用於工作介質為硝酸等氧化性酸（suān）。其最高工作溫度≤200℃。 
⑵Cr-Ni-Mo不鏽鋼 
Cr-Ni-Mo類（lèi）不鏽耐酸鋼有CF8M、CF3M、F316和F316L，其適用於工作介質為（wéi）醋酸等（děng）還原性（xìng）酸。 
CF8M，CF3M等可以代替CF8和（hé）CF3，但CF8、CF3不能代替CF8M和CF3M。所以，美國等（děng）國家不鏽（xiù）耐酸（suān）鋼閥門主要用CF8M、CF3M，其最高工作溫度≤200℃。 
⑶CN7M合金 
CN7M合金具（jù）有較好的全麵耐蝕性，它廣泛地應用於苛刻的腐蝕條件下，包（bāo）括硫酸、硝酸、氫（qīng）氟酸和稀鹽酸、苛性堿、海水及熱的氯化物鹽溶液等，特別是可用於各種濃度和溫度≤70℃範圍的硫酸中。CN7M和UNSN08020合金（jīn）使用溫度為-29～450℃。 
⑷雙相不鏽鋼 
雙相不鏽耐蝕鋼(表1)為沉澱硬化不鏽鋼（gāng），它們是在鐵素體的基體中含35%～40%的奧氏體，其屈服強度約為19Cr-9Ni奧氏體不鏽鋼的2倍，並具有高硬度及良好的塑性和衝（chōng）擊韌性。特別適合在既有磨蝕又有（yǒu）衝刷的腐蝕工作（zuò）條件下使用，因而廣泛地應用於在氧（yǎng）化和（hé）還原的強酸（suān）工況中，在（zài）有氯的（de）環境中有特殊的抗應力腐蝕開裂的性能。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53雙相不鏽鋼使用溫度（dù）為-29～316℃。 
4.3耐蝕（shí）鎳（niè）基合（hé）金 
耐蝕（shí）鎳基合金閥（fá）門主（zhǔ）要是（shì）選用ASTMA494標準中的鑄造蒙乃爾合金(M35-1)、鑄（zhù）鎳合金(CZ-100)、英康乃爾合金(CY-40)、哈氏合金B(N-12MV、N-7M)及哈氏合金C(CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M)。 
用於耐蝕蒙乃爾合金閥門的蒙乃爾合金軋材主要為（wéi）UNSN04400(Monel400)和UNSN05500(MonelK500)。鑄鎳合金無對應的軋材，英康乃爾（ěr）合金的軋材為Inconel600和Inconel625等。 
⑴蒙乃爾（ěr）合金 
蒙乃爾合金(Monel)具有較高的強度和韌性，特別是（shì）具有優異的抗還原（yuán）酸及強堿介質和海水等腐蝕的性能（néng）。因此，通常用於製造輸送氫氟酸（suān）、鹽水、中性介質、堿（jiǎn）鹽及還原（yuán）性（xìng）酸等介質的設備和（hé）閥門，也適用於幹（gàn）燥氯氣、氯化（huà）氫氣、425℃高溫氯氣及450℃高溫氯化氫氣等介質，但（dàn）不抗含硫介質和氧化性介質(如硝酸及含氧（yǎng）高的介質)的（de）腐蝕。整（zhěng）體是蒙乃爾合金的閥門材料代號為（wéi）MM，內件是蒙乃爾合金的閥門，殼體為碳素鋼時閥門材（cái）料代號（hào）為C/M、殼體為CF8時閥門材料代（dài）號為P/M、殼體為CF8M時閥門材（cái）料代號（hào）為R/M。蒙乃（nǎi）爾（ěr）合金M35-1、Monel400和（hé）MonelK500合金的適宜工作溫度為-29～480℃。 
⑵鑄鎳合金 
鑄鎳合金(CZ-100)的（de）化學（xué）成分（fèn）為（wéi）95%Ni和1.00%C，其無對應的軋材（cái）。當CZ-100用於高溫（wēn）高濃度或無水堿溶液中時，具有（yǒu）優異的耐蝕（shí）性能。CZ-100常用於在高腐蝕濃度(包括熔融無水苛性鈉)的氯堿生產中以（yǐ）及用（yòng）於不能有銅和鐵等金屬（shǔ）汙染產品的場合。鑄鎳合金CZ-100閥門的材料代號為Ni。CZ-100合金適宜工作溫度為-29～316℃。 
⑶英康乃爾合金 
英康乃爾合金（jīn）(Inconel)CY-40和Inconel600(ASTM 
B564N06600)等主要用於抗應力腐蝕（shí），尤其適用於高濃度的氯化物介質，當Ni含量≥45%時，對氯化物的應力（lì）腐蝕具有“免疫”效果。此外，它還能抗沸濃硝酸、發煙硝酸、含硫和釩的高溫氣體及燃燒物（wù）的腐蝕。 
Inconel合金已廣泛用於製造核動力（lì）工廠的鍋（guō）爐給水係統的部件，因為它比不鏽鋼的安全性更高。同（tóng）時（shí），它還適用於需要高強（qiáng）度、高壓（yā）密封的高抗蝕性能，以及在（zài）高溫下具有抗機械磨損和抗氧化能力的工業生產中。如大化肥廠用Inconel600或Inconel625合金(為哈氏合金CW-6MC的軋材牌號（hào）)製造高壓(600～1500 
LB)高濃度（dù）氧（yǎng）氣閥門等。CY-40和Inconel600合金（jīn）閥門的材料代號為In。適宜工作溫度為-29~650℃。 
⑷哈氏合金 
哈氏合金(Hastelloy)是商（shāng）業名稱，它（tā）包括有一係列（liè）的合金牌號，用於耐（nài）蝕（shí）閥（fá）門上的主（zhǔ）要是哈氏（shì）合金B 
(HastelloyB)和（hé）哈氏合金C(HastelloyC)這兩類。 
哈氏合金B(HastelloyB)的鑄造合金（jīn）牌號（hào）在ASTMA494標準中為N-12MV(N-12M-1)及N-7M(有的資料稱之為N-12M-2，也稱它為Chlorimet2合金)，其軋材牌號為ASTMB335標（biāo）準中（zhōng）的UNSN10665。哈（hā）氏（shì）合金B對（duì）各種濃度的鹽酸均耐蝕，對非氧化性鹽及酸亦耐蝕。哈氏合金（jīn）B的耐蝕閥門，從耐蝕性及抗晶（jīng）間腐蝕性考慮宜（yí）選用低（dī）碳（tàn）級的哈氏合金B(N-7M)。哈氏合金的材質代號閥門行業尚無規定，哈氏（shì）合金B閥門的材質代號，可直接用其鑄造合金牌號來表示。哈氏（shì）合金B適宜工作溫度為-29℃～425℃。 
哈氏合金（jīn）C(HastelloyC)的鑄造（zào）合金（jīn）牌號為CW-12MW(有的資料稱之為CW-12M-1)和CW-7M(CW-12M-2，也稱它為Chlorimet3合金)及HastelloyC-276合金，其鑄造合金牌（pái）號為CW-6MC和HastelloyC-4合金，其（qí）鑄（zhù）造合金牌號為CW-2M。鑄造哈氏合金CW-7M、CW-12MW、CW-6MC和CW-2M其對應的軋（zhá）材牌（pái）號分別（bié）是（shì）UNSN10001、UNSN10003、UNSN10276和UNSN06455。哈氏合金C對氧（yǎng）化性溶劑、低濃度常溫的鹽酸和硝（xiāo）酸耐腐蝕。 
第一代（dài）HastelloyC(0Cr16Ni60Mo16W4)的特點是在強腐蝕的（de）氧化性和還原（yuán）性酸（suān）介質中，具有優良的耐蝕性能，但（dàn）由於高鎳耐蝕合金為奧氏體組織，因為Ni降低了C在奧氏體中的固（gù）溶度等原因。所以（yǐ），Ni-Mo係（xì）HastelloyB和Ni-Mo-Cr係（xì）的（de）HastelloyC合金均存在較嚴重的晶間（jiān）腐蝕傾向或敏感性，在高溫時還會導致應力腐蝕和縫隙腐蝕。為了克服晶間腐蝕，於是推出（chū）了第（dì）二代哈氏合金——HastelloyC-276(C由0.03%降低到0.02%)及第三代哈氏合金C——HastelloyC-4，其特點是低Si(Si≤0.08%)和超微C(C≤0.015%)，並（bìng）降低（dī）了Fe和W的含量，加入了穩定化（huà）的合（hé）金元素Ti等。 
哈（hā）氏（shì）合金C的耐蝕（shí）閥門，從耐蝕性及（jí）抗（kàng）晶間腐蝕性考（kǎo）慮，宜選用哈氏合金C-276(CW-6MC)及哈氏合金C-4(CW-2M)。哈氏合金C閥門的材（cái）料代號多，且性能和（hé）工作溫度差別（bié）大，所以CW-12MW、CW-7M、CW-6MC和CW-2M分別用HC-12、HC-7、HC-276和HC-4表示（shì），或直接用其（qí）鑄（zhù）造合金牌（pái）號來（lái）表示。 
哈氏合金CW-7M和UNSN10001合金的適（shì）宜工作溫度為-29～425℃，哈（hā）氏合（hé）金CW-12MW和UNSN10003合金的適宜工作（zuò）溫度為-29～700℃，哈（hā）氏合金CW-6MC和UNSN10276合金的適宜工作溫度為-29～676℃，哈氏合金（jīn）CW-2M和（hé）UNSN06455合金的適宜工作溫度為-29～425℃。 
4.4鈦合金 
鈦(Ti)具有強度高，質（zhì）量輕，足夠（gòu）高的抗熱性和低溫韌性及良好的加工性能和焊接性能。用於閥門生產中主要是鑄造純鈦和鍛造純鈦ZTA2。 
鈦對腐蝕性介質因溫度等（děng）工況的不同而表現出耐蝕、不耐（nài）蝕甚至（zhì）起火、爆炸等。因（yīn）此，訂貨（huò）和設計選用（yòng）時應對使用（yòng）介質的性質（zhì）(濃度、溫度等)給予明確的規定。 
鈦材（cái）質（zhì）的（de）閥門在多（duō）種氧化（huà）性強腐蝕性介質和中性介質中具有優異的耐蝕性能。 
鈦在沸點（diǎn）以下（xià）且濃度≤80%的硝酸中（zhōng）均具有（yǒu）優異的（de）耐蝕性。而在（zài）發煙硝酸中當NO2含量超過2%而含水量不足時，鈦與發煙硝酸反應會發生爆炸，因此，鈦一般不用於含量80%以上的高（gāo）溫硝酸。 
鈦在硫酸中不耐蝕，鈦在鹽酸中具有中等的耐蝕性。一般認為，工業純鈦可用（yòng）於室溫時（shí）濃度7.5%、60℃時濃度3%及100℃時（shí）濃度0.5%的鹽酸中，鈦還可用於35℃時濃度30%、60℃時濃度10%及（jí）100℃時（shí）濃度3%的磷酸中。 
鈦在HF(氫氟酸)中不耐蝕，鈦在酸性氟化物溶液中也（yě）不耐蝕，鈦在硼（péng）酸和鉻酸中耐蝕，在氫碘酸和氫溴酸中可（kě）以使用。 
鈦可用於60℃10%硫酸和90%硝酸的（de）混酸，沸騰的1%鹽酸和（hé）5%硝酸（suān）的混酸以及室溫王水(注：王（wáng）水是3體積的濃鹽酸和1體積的（de）濃硝酸的混合物)中。 
鈦在室溫下（xià）各種濃度的氫氧化鋇、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈉（nà）和氫氧化鉀溶液（yè）中完全（quán）耐蝕，但不能用於沸騰的氫氧化鈉和氫氧（yǎng）化鉀中。堿中含氨會加劇（jù）鈦的腐蝕（shí）。 
鈦在自來水、河水和空氣中最高工作溫度為300℃。鈦可用於海水中最高（gāo）流速達20m/s，鈦在（zài）溫度≤120℃海水中有很高的耐蝕性，若溫度高（gāo）於120℃，可能會產生點腐蝕和縫（féng）隙腐蝕。 
鈦除了蟻酸、草酸和較濃的檸檬酸（suān）(濃（nóng）度≥50%)外（wài），鈦對所有的有機酸均具有優異的耐蝕性，但（dàn）有機酸中（zhōng）含水量過低(<0.1%)時鈦易發生點腐蝕。 
鈦在碳氫化（huà）合物和氯化碳氫化合物中有優（yōu）異的耐蝕性。鈦在幹氯氣中（zhōng）能發生劇烈反應生成TiCl4，並有著火（huǒ）的危險，但鈦在濕氯(含水量在0.3～1.5%)中具有很好的耐蝕（shí）性。 
鈦在（zài）20～160℃幹燥的HCl中是穩定的，但在濕氯化氫中（zhōng）鹽酸對鈦造成（chéng）腐蝕（shí）。 
鈦在氯化物溶液中的點蝕電位較不（bú）鏽鋼高，鈦抗氯離子的（de）點蝕性能比不鏽鋼好（hǎo），因而鈦在氯化物（wù）溶液中獲得了廣泛的應用。 
在溫度≤80℃時鈦一（yī）般不會產生點蝕，但在（zài）高（gāo）溫中等濃度的氯化（huà）物溶（róng）液(如100℃的25%氯化鋁溶液、175℃的70%氯（lǜ）化鈣溶液、200℃的25%氯化（huà）鎂溶液（yè）和200℃的75%氯（lǜ）化鋅溶液)中較易發生點蝕。 
5高溫工況 
高溫工況閥門主要是指煉油廠用的高溫閥門。 
5.1亞高溫 
亞（yà）高溫是（shì）指閥門（mén）的工作溫度在325～425℃區域。如果介質是水（shuǐ）和蒸汽時，主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。如果介質是含硫油品時，主要用具有抗硫化物腐蝕的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等。它們多用在煉油（yóu）廠的常減（jiǎn）壓裝置和延遲（chí）焦化裝置上，此時CF8、CF8M、CF3及CF3M材質（zhì）的閥（fá）門不是用於（yú）抗（kàng）酸溶（róng）液腐蝕，而是用於含硫油品及油氣管路上。在此工況中，CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工作溫度上限為450℃。 
5.2高溫Ⅰ級 
閥門的工作溫度為425～550℃時為高溫Ⅰ級(簡稱PI級)。PI級閥門（mén）的主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基形的“高溫Ⅰ級中（zhōng）碳鉻鎳稀土鈦優質耐熱鋼”。因PI級是特定的稱呼，在這裏包含了（le）高溫不鏽鋼(P)的概念。因（yīn）此，如果（guǒ）工作（zuò）介質為水或蒸汽時，雖然也可用高溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃)，在含硫油品（pǐn）時雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo)，但在這裏不能（néng）稱它們為PI級（jí）。 
5.3高溫Ⅱ級 
閥門的工作溫度為550～650℃，定為高溫Ⅱ級(簡稱為PⅡ級)。PⅡ級高溫閥門主要用於煉油廠的重油（yóu）催化裂化裝置（zhì），它包（bāo）含用在三旋噴嘴等部位的高溫襯裏耐（nài）磨（mó）閘閥。PⅡ級閥門的主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基（jī）形的“高溫Ⅱ級中碳鉻鎳稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。 
5.4高溫Ⅲ級 
閥門的工作溫（wēn）度為650～730℃，定為高溫Ⅲ級(簡稱為PⅢ級)。PⅢ級（jí）高溫閥門主要（yào）是用在煉（liàn）油廠的（de）大型重油催化裂化裝置上。PⅢ級高溫（wēn）閥門主體材料為（wéi）ASTMA351標（biāo）準（zhǔn）中的CF8M為基形的“高溫Ⅲ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。 
5.5高溫Ⅳ級 
閥門的工作溫度為（wéi）730～816℃，定（dìng）為高溫Ⅳ級(簡稱為PⅣ級)。將（jiāng）PⅣ級閥門的（de）工作溫度上限定為816℃是因為閥門設計選用的標準ASMEB16.34壓力-溫度等級中提供的最高溫度為816℃(1500℉)。另外，工作溫度（dù）超過816℃以後，鋼就接近進入了（le）鍛造溫度區域，此時金（jīn）屬（shǔ）處於塑性變形區（qū）間，金屬的可塑性好，難以承受高的工作壓力和衝擊力而保（bǎo）持不變形。PⅣ級閥門的主體材料為ASTMA351標準（zhǔn）中的CF8M為基形“高溫Ⅳ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。CK-20及ASTMA182標準中F310(其中C含量≥0.050%)及F310H等耐熱不鏽（xiù）鋼（gāng）。 
5.6高溫Ⅴ級 
閥（fá）門的工（gōng）作溫度>816℃以上，稱為高（gāo）溫Ⅴ級(簡稱為PⅤ級)。PⅤ級（jí）高溫閥門(作切斷用閥門，而非調節型蝶閥類的閥門)必須采用特殊（shū）的（de）設計手段，如襯隔熱襯裏或通水（shuǐ）或氣冷卻等，方（fāng）能保證閥門的正常工作。所以，對PⅤ級高溫閥門的工作溫度上限不作規定，這是因為控製閥門（mén）的工作溫度不是僅靠材料，而是用特（tè）殊的設計手段來解決的（de），而設計手段的基本原（yuán）理是（shì）一樣的。PⅤ級高溫閥門可根據其工作介質和工作壓力及采用的特殊設計方法等，選用合理的、能滿足該（gāi）閥門的（de）材料。在PⅤ級高溫閥（fá）門中，通常煙道插板閥或蝶（dié）閥的插板或蝶板常選用（yòng）ASTMA297標準中的HK-30，HK-40高溫合金，它們能在1150℃以下抗氧化和還原性氣體中耐蝕，但不能承（chéng）受衝擊和（hé）高壓載荷。 
6結語 
在技術快速發展的今天，閥門的主體材料（liào）日趨多（duō）樣化（huà），高參數化（huà）。閥門所對應的（de）工作介質也更加複雜，工作溫度要求更高。了解各類閥門用鋼及合金的性能及其適宜的（de）工作溫度（dù），是設計、製造、采購及使用（yòng）閥門的有關科技人員和操（cāo）作者必須掌握的知識。特別是材料的使用溫度不能超過其適宜工（gōng）作溫度，否則會引起可怕的（de）嚴重事故。