閥門主體零件適宜工作（zuò）溫度介紹（shào） 
1概述 
閥門設計（jì）和選材時（shí）必須重點考慮的問題之一是閥門的工作溫度。為了規範閥門主體（tǐ）材料的適宜工作溫度，從各種類型的（de）閥門用鋼和合金牌號的材料性能（néng）方麵對我國石油化工、化工（gōng）、化肥、電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（qiú）作（zuò）出了明確的規定，供閥門產品設計、製造及檢驗時用。另外，從技術管（guǎn）理和生產管理及物資采購（gòu）等（děng）方麵考慮，對每種類型的鋼應選用綜合（hé）性能良好的，不宜選用過多的鋼號和合金牌號，以防造成混亂（luàn）。 
2低溫（wēn）工況 
2.1超低溫閥門材料 
超低（dī）溫閥門（mén）〔-254(液氫)～-101℃(乙烯)〕主體材料必須選用（yòng）麵心立方晶格的奧氏體不鏽鋼、銅合金或鋁合金，其熱（rè）處理後的低溫力學（xué）性能，特（tè）別（bié）是低溫衝擊韌（rèn）性必須達到標準的要求。 
下列奧氏體不鏽鋼可用於製造超低溫閥門。ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和（hé）CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D(蘭州高壓閥門廠設計，工廠標準代號GFQ81-93)。超低溫閥（fá）門的閥體（tǐ）、閥蓋、閘板或閥瓣等在精（jīng）加工前，必須在液氮(-196℃)中（zhōng）進（jìn）行深冷處理。 
2.2低（dī）溫閥門材料 
適用（yòng）於低（dī）溫閥門(-100～-30℃)的主體材料有低溫奧氏體不鏽鋼和低溫承壓件用（yòng）鐵素體和馬（mǎ）氏（shì）體鋼（gāng）。 
低溫用奧氏體不鏽（xiù）鋼有ASTMA351CF8M、CF3M、CF8和（hé）CF3，ASTMA182F316、F316L、F304和F304L，ASTMA433316、316L、304、304L和CF8D。 
低溫承壓件用鐵素（sù）體和馬氏（shì）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格（gé）較低，但是（shì）其冶（yě）煉時化學成分必（bì）須有可靠且要求十分嚴（yán）格的工（gōng）廠內控標準。其熱處理工藝複雜，需要多次作調質處理，方能達到標準要求的低溫衝擊韌（rèn）性的要求，生產周期長。低溫衝擊（jī）韌性達不到標（biāo）準要求時，不允許（xǔ）投料作低溫鋼使用。因此，隻有在生產批量大，並且可成爐冶煉時才（cái）采用，而在一般情況下選用奧（ào）氏體不鏽鋼。 
3非腐蝕工況 
閥門工（gōng）作介質為水、蒸汽、空氣和油品等非腐蝕性物質時，一般采用碳素鋼。閥門用碳（tàn）素鋼係指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℃。但是為了安全，考慮（lǜ）到介質的工作溫度有可能（néng）波動，因此，一般碳素鋼的使用溫度不應超過400℃。 
4腐蝕工況 
4.1鉻-鉬係高溫鋼 
閥門選用的Cr-Mo高溫（wēn）鑄鋼主要是采用ASTMA217標準中（zhōng）的WC6、WC9和C5(ZG1Cr5Mo)，其對應的軋材分別為ASTMA182中的F11、F22和F5。 
⑴低鉻級鉻-鉬鋼 
低鉻級鉻-鉬鋼有WC6、WC9、F11和F22，其（qí）適用的工作介質為水、蒸汽和氫氣，不宜用於含硫油品。WC6和F11適宜工作溫（wēn）度（dù）為-29～540℃，WC9和F22適宜工作（zuò）溫度為-29～570℃。 
⑵鉻五鉬高溫（wēn）鋼 
鉻（gè）五鉬高溫鋼（gāng）有C5(ZG1Cr5Mo)和F5，其適（shì）用的（de）工作介質為水、蒸汽、氫氣和含（hán）硫油品等。 
C5(ZG1Cr5Mo)如果用（yòng）於水蒸汽時，其最高工作（zuò）溫度為（wéi）600℃。用於含硫油品等工作介質時，其最高（gāo）工作溫度為550℃。因此，規定C5(ZG1Cr5Mo)的工（gōng）作溫度為≤550℃。 
4.2不鏽耐酸鋼 
不鏽耐酸（suān）鋼是指用於石化及化工、化肥行業中（zhōng）抗硝酸（suān）、硫酸、醋酸及有機酸等耐腐蝕性的鉻鎳或（huò）鉻鎳鉬不鏽耐酸鋼。不鏽耐酸鋼鑄鋼主要是采（cǎi）用ASTMA743或ASTMA744標準中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等，其對應的軋材分別為ASTMA182標準中（zhōng）的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美國UNSN08020。 
⑴Cr-Ni不鏽鋼 
Cr-Ni類不（bú）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。其最高工作溫度≤200℃。 
⑵Cr-Ni-Mo不鏽鋼 
Cr-Ni-Mo類不鏽耐酸鋼有CF8M、CF3M、F316和F316L，其適用（yòng）於工作介質為醋酸等還原性酸。 
CF8M，CF3M等可以代替CF8和CF3，但CF8、CF3不能代替CF8M和CF3M。所以（yǐ），美國等國家不鏽耐酸鋼閥門主要用CF8M、CF3M，其最高工（gōng）作溫度≤200℃。 
⑶CN7M合金 
CN7M合金具有較好的全麵耐蝕性，它廣泛地應用於苛刻的腐（fǔ）蝕條件下（xià），包括硫酸、硝（xiāo）酸、氫氟酸和稀鹽酸、苛性堿、海水及熱的氯化物鹽溶液等，特（tè）別是可用於（yú）各種濃度（dù）和溫（wēn）度（dù）≤70℃範圍的硫（liú）酸中。CN7M和UNSN08020合金使（shǐ）用溫（wēn）度為-29～450℃。 
⑷雙相不鏽鋼（gāng） 
雙相不鏽耐蝕（shí）鋼(表1)為沉澱硬化不鏽鋼，它們是在鐵素體的基體中含35%～40%的奧氏體（tǐ），其屈服強度約為19Cr-9Ni奧氏體不鏽鋼的2倍，並具（jù）有高硬度及良好的塑性和衝擊韌性（xìng）。特別適合在既有（yǒu）磨蝕又有衝刷的腐蝕工作條（tiáo）件下（xià）使用，因而廣泛（fàn）地應用於在氧化和還原的強酸（suān）工況中，在有氯的環境中有特殊的抗應（yīng）力腐蝕開裂的性能。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53雙相不鏽鋼使用溫度為-29～316℃。 
4.3耐蝕鎳基合金 
耐蝕鎳基合金閥門主要是選用ASTMA494標準中的（de）鑄造蒙乃爾合金(M35-1)、鑄鎳合金(CZ-100)、英康乃爾合金(CY-40)、哈氏合金B(N-12MV、N-7M)及哈（hā）氏合金（jīn）C(CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M)。 
用於耐蝕蒙乃爾合（hé）金閥門的蒙乃爾合金軋材主要為（wéi）UNSN04400(Monel400)和UNSN05500(MonelK500)。鑄鎳（niè）合金無（wú）對應的軋材，英康乃爾合金的軋材為Inconel600和Inconel625等。 
⑴蒙乃爾合金 
蒙乃爾合金（jīn）(Monel)具（jù）有較高的強度和韌性（xìng），特別（bié）是具有優異的抗還原（yuán）酸及強堿介質（zhì）和海水等腐蝕（shí）的性能。因（yīn）此，通（tōng）常（cháng）用於製造輸送氫氟酸、鹽水、中（zhōng）性介質、堿鹽及還原性酸等介質（zhì）的設備和閥門，也適用於（yú）幹燥氯氣、氯化氫氣、425℃高溫氯氣及450℃高（gāo）溫氯化氫氣等介（jiè）質，但（dàn）不抗（kàng）含（hán）硫介質和氧（yǎng）化性介（jiè）質(如硝酸及（jí）含氧高的介質)的腐蝕。整體是蒙乃爾合金的閥門材料代號為MM，內件是蒙乃爾合金（jīn）的閥門，殼體（tǐ）為（wéi）碳素（sù）鋼時閥門材料代號為C/M、殼體為（wéi）CF8時閥門材料代號為P/M、殼體為CF8M時閥（fá）門材料代號為R/M。蒙乃爾合金M35-1、Monel400和MonelK500合（hé）金的適宜工作溫度為-29～480℃。 
⑵鑄鎳合金 
鑄鎳合金(CZ-100)的化學成分（fèn）為95%Ni和（hé）1.00%C，其無對應的軋材。當CZ-100用於高溫高濃度或無水堿溶液中時，具有優異的耐蝕性能。CZ-100常用（yòng）於在高腐蝕濃度(包（bāo）括熔融無水苛性鈉)的氯堿生產中以及用於不能有（yǒu）銅和鐵等金屬汙染產品的場合。鑄鎳合金CZ-100閥門的（de）材料代號為Ni。CZ-100合金適宜工作溫度（dù）為-29～316℃。 
⑶英康乃爾合金 
英康（kāng）乃爾合金(Inconel)CY-40和Inconel600(ASTM 
B564N06600)等主要用於（yú）抗應力腐蝕，尤其適用於高濃度的氯化物介質，當Ni含量≥45%時，對氯化物的應力腐蝕具有“免疫”效果。此外，它還能抗沸濃硝酸、發煙硝酸、含（hán）硫和釩的高溫氣體及燃燒物的腐蝕。 
Inconel合（hé）金已廣泛用於製造核（hé）動力工廠的鍋爐給水（shuǐ）係統的部件，因（yīn）為（wéi）它比（bǐ）不鏽鋼的（de）安全性更高。同時，它還適用於需要（yào）高（gāo）強（qiáng）度、高壓密封（fēng）的高抗蝕性能，以及在高溫下具有抗機（jī）械（xiè）磨損和（hé）抗（kàng）氧化能力的工業（yè）生產中。如大化肥廠用Inconel600或Inconel625合金(為哈（hā）氏合金CW-6MC的軋材牌號)製造高壓(600～1500 
LB)高（gāo）濃度氧氣閥（fá）門等。CY-40和Inconel600合金（jīn）閥（fá）門的材料代號為In。適宜工作溫度（dù）為-29~650℃。 
⑷哈（hā）氏合金 
哈氏合金(Hastelloy)是商業名稱，它包括有一係列的合金牌號，用於耐蝕閥門上的主要是哈氏合金B 
(HastelloyB)和哈氏合金C(HastelloyC)這（zhè）兩類。 
哈氏（shì）合金B(HastelloyB)的鑄造合金牌號在ASTMA494標（biāo）準中為N-12MV(N-12M-1)及N-7M(有的（de）資料稱之為N-12M-2，也稱它（tā）為Chlorimet2合（hé）金（jīn）)，其軋材牌號為ASTMB335標準中的（de）UNSN10665。哈氏合金B對各（gè）種濃度的鹽（yán）酸均耐蝕，對非氧化性（xìng）鹽及酸亦耐蝕。哈氏合金B的（de）耐蝕閥門，從耐蝕性及抗晶間腐蝕性考慮宜選用低碳級的哈氏合金B(N-7M)。哈（hā）氏合金的材質代號閥門行業尚無規（guī）定，哈氏合金B閥門的（de）材質代號，可直（zhí）接用其鑄造合金牌號來表示。哈氏合金B適宜工（gōng）作溫度為-29℃～425℃。 
哈氏合金（jīn）C(HastelloyC)的鑄造合金牌號為（wéi）CW-12MW(有的資料稱之為CW-12M-1)和CW-7M(CW-12M-2，也（yě）稱它（tā）為Chlorimet3合金)及HastelloyC-276合金，其鑄造合金牌號（hào）為CW-6MC和HastelloyC-4合金，其（qí）鑄造合金牌號為CW-2M。鑄造哈氏合金CW-7M、CW-12MW、CW-6MC和CW-2M其對應的軋材牌（pái）號（hào）分別是UNSN10001、UNSN10003、UNSN10276和（hé）UNSN06455。哈氏合金C對氧化性溶劑、低濃度常溫（wēn）的（de）鹽酸和硝酸耐腐蝕。 
第一代HastelloyC(0Cr16Ni60Mo16W4)的特點是在（zài）強腐蝕的氧化性和還原性酸介質中，具有優良的耐（nài）蝕（shí）性能，但由於高鎳耐蝕合金為奧氏體（tǐ）組織，因為Ni降低（dī）了C在奧氏體中的固溶度等原因。所以，Ni-Mo係HastelloyB和Ni-Mo-Cr係（xì）的HastelloyC合金均存在較嚴重的晶間腐蝕（shí）傾向或敏感性，在（zài）高溫時還（hái）會導致應力（lì）腐蝕（shí）和縫隙（xì）腐（fǔ）蝕。為了克服晶間腐蝕（shí），於是推出了第二（èr）代哈氏（shì）合金——HastelloyC-276(C由0.03%降低到0.02%)及第三代哈氏合金（jīn）C——HastelloyC-4，其特點是低Si(Si≤0.08%)和（hé）超微C(C≤0.015%)，並降（jiàng）低了Fe和W的含（hán）量，加入了穩定化的合金元素Ti等。 
哈氏合金C的（de）耐蝕閥（fá）門，從耐蝕（shí）性及抗晶間腐蝕性考（kǎo）慮，宜（yí）選用哈氏合金C-276(CW-6MC)及哈（hā）氏合金C-4(CW-2M)。哈氏合金C閥門的材料代號多，且性能（néng）和工作溫度差別大，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，或（huò）直（zhí）接用其鑄造合金牌號來（lái）表示。 
哈氏合金CW-7M和UNSN10001合金的適宜工（gōng）作溫度為-29～425℃，哈（hā）氏合金CW-12MW和UNSN10003合金（jīn）的適宜工作溫度為-29～700℃，哈氏合金（jīn）CW-6MC和UNSN10276合金的適宜工作溫度為（wéi）-29～676℃，哈氏合金CW-2M和UNSN06455合金的適宜（yí）工作溫度為-29～425℃。 
4.4鈦合金 
鈦(Ti)具有強（qiáng）度高，質量輕，足夠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工況的不同而表現出耐蝕、不（bú）耐蝕甚至起火、爆炸等。因此，訂貨和設計選用時應對使用介質的性質(濃（nóng）度、溫度等)給予明（míng）確的規定（dìng）。 
鈦材質的閥門在多（duō）種氧化性強腐蝕性介質和中性介質中具有優異的耐蝕性能。 
鈦在沸點以（yǐ）下且濃度≤80%的硝酸中均具有優異（yì）的耐蝕性。而在發（fā）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（yǐ）上的高溫硝酸。 
鈦在硫酸中（zhōng）不耐蝕，鈦在鹽酸中具有中等的耐蝕（shí）性。一般認為，工業純鈦可用於室溫時濃度（dù）7.5%、60℃時濃度（dù）3%及100℃時濃度0.5%的鹽酸中，鈦還可用於35℃時濃度30%、60℃時濃度10%及100℃時（shí）濃度3%的磷酸中。 
鈦（tài）在HF(氫（qīng）氟酸)中不耐蝕，鈦在（zài）酸性氟化物溶液（yè）中也不耐蝕，鈦在硼酸和鉻酸中耐蝕，在氫碘酸和氫溴酸中可以使用。 
鈦可（kě）用於60℃10%硫酸和90%硝酸（suān）的混酸，沸騰的1%鹽酸（suān）和5%硝酸（suān）的混（hún）酸以及室溫王水(注：王水是3體積（jī）的濃鹽（yán）酸和1體積（jī）的濃硝酸的混合物)中。 
鈦在室（shì）溫下各種濃度的氫氧化鋇、氫氧化鈣、氫氧化鎂（měi）、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液中完全耐蝕，但不能用（yòng）於沸騰的氫氧化鈉（nà）和（hé）氫（qīng）氧化鉀中。堿中含氨會加（jiā）劇鈦的腐蝕。 
鈦在自來水、河水和空氣中最高工作溫度為300℃。鈦可用（yòng）於海水中最高（gāo）流速達20m/s，鈦在溫度≤120℃海水中有很高的耐蝕（shí）性，若（ruò）溫度高於120℃，可能會產（chǎn）生點腐蝕和（hé）縫隙腐蝕。 
鈦（tài）除（chú）了蟻酸（suān）、草酸和較濃的檸檬酸(濃度≥50%)外，鈦對所有的有機酸均具有優異的耐蝕性，但有機酸中含水量過低(<0.1%)時鈦易發生點腐蝕。 
鈦在碳氫化合物和氯化碳氫化合物中有優異的耐蝕性。鈦在幹氯氣中能發生劇烈（liè）反（fǎn）應生成TiCl4，並有著火的危險，但鈦在濕氯(含水量在0.3～1.5%)中具有很好的耐蝕性。 
鈦在20～160℃幹燥的HCl中是穩定的，但在濕氯化氫（qīng）中鹽酸對鈦（tài）造成腐蝕。 
鈦在氯化物溶液中的點蝕電位較不鏽鋼高，鈦抗氯離子的點蝕性能比不鏽鋼好，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（huì）產生點蝕，但在高溫中等濃度的氯化物溶液(如100℃的25%氯化鋁溶液、175℃的70%氯（lǜ）化鈣溶液、200℃的25%氯化鎂溶液和200℃的75%氯化（huà）鋅溶液)中較易發生點蝕。 
5高溫工況（kuàng） 
高溫工（gōng）況閥門主要是指煉油廠用的高溫閥門。 
5.1亞高溫 
亞高溫是指（zhǐ）閥門的工作溫度在325～425℃區域。如果介質是水和蒸汽時，主要用（yòng）WCB、WCC、A105、WC6和WC9。如（rú）果介質（zhì）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。它們多用在煉油廠的（de）常減壓裝置和延遲焦化裝置上，此時CF8、CF8M、CF3及CF3M材質的閥門不是（shì）用於抗酸溶液腐蝕，而是用於含硫（liú）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（gāo）溫（wēn）Ⅰ級 
閥門（mén）的工作溫度為425～550℃時為高溫Ⅰ級(簡稱PI級)。PI級閥門的（de）主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基形（xíng）的“高溫Ⅰ級中碳鉻鎳稀土鈦優質（zhì）耐（nài）熱鋼”。因PI級是特定（dìng）的稱呼，在這裏包含了（le）高（gāo）溫不鏽鋼(P)的概（gài）念。因此，如（rú）果工作介質（zhì）為水或蒸汽時，雖然也可用高（gāo）溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃)，在（zài）含硫油品時雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo)，但在這裏不能（néng）稱它們為PI級。 
5.3高溫Ⅱ級（jí） 
閥門的工作溫（wēn）度為550～650℃，定為高（gāo）溫Ⅱ級（jí）(簡（jiǎn）稱為PⅡ級)。PⅡ級高溫閥門主要用於煉油廠的重（chóng）油催化裂化裝置，它包含用在三旋噴嘴等部位的高溫襯裏耐磨閘（zhá）閥。PⅡ級（jí）閥門的主體材（cái）料為ASTMA351標準中的CF8為基形的“高（gāo）溫Ⅱ級中（zhōng）碳鉻鎳稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。 
5.4高溫Ⅲ級 
閥門的工作溫度為650～730℃，定為高溫Ⅲ級(簡稱（chēng）為PⅢ級)。PⅢ級高溫閥門主要是用（yòng）在煉油廠的大型重油催化裂化（huà）裝置上。PⅢ級高溫閥門主體材料為ASTMA351標準中的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（jí） 
閥門的工作溫度為730～816℃，定為高溫Ⅳ級(簡（jiǎn）稱為PⅣ級)。將PⅣ級閥門的工作（zuò）溫度上限定為816℃是因為閥門設（shè）計選用的標準ASMEB16.34壓力-溫度等級中（zhōng）提供的最高溫度為816℃(1500℉)。另外，工作（zuò）溫度超過816℃以後，鋼就接近進入了（le）鍛造溫度區域，此時金屬處於塑（sù）性變形區間，金屬的可塑性好，難以承受高的工作壓力和衝（chōng）擊力而保持不變形。PⅣ級閥門的（de）主（zhǔ）體材料為ASTMA351標準中的（de）CF8M為基形“高溫Ⅳ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭（tǎn）強化型耐熱鋼”。CK-20及ASTMA182標準中F310(其中C含（hán）量≥0.050%)及F310H等耐熱（rè）不鏽鋼。 
5.6高溫（wēn）Ⅴ級 
閥門的工作溫度>816℃以上，稱為高溫（wēn）Ⅴ級（jí）(簡稱為（wéi）PⅤ級)。PⅤ級高溫閥門(作切（qiē）斷（duàn）用閥門，而非調節型蝶閥類的閥門)必須采用特（tè）殊的設計手（shǒu）段，如（rú）襯隔熱（rè）襯裏或通水或氣冷卻等，方（fāng）能保證閥門的正常工作。所以，對PⅤ級（jí）高溫閥門的工作溫度上限不作規定，這是因為控製閥門的工作溫度不是僅（jǐn）靠（kào）材料，而是（shì）用特殊的設計手段來解（jiě）決的，而設（shè）計手段的基（jī）本原理是一樣的。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、能滿足該閥門的材料。在PⅤ級高溫閥門中，通常（cháng）煙道插板閥或蝶（dié）閥的插板或蝶板常選用ASTMA297標準中的HK-30，HK-40高溫合金，它們能（néng）在1150℃以下抗氧化和還原性氣體中耐蝕，但不能承受衝擊和高壓（yā）載荷。 
6結語 
在（zài）技術快速發展的今天，閥門的主體材料日趨多（duō）樣化，高參數化。閥門所對應的工作介質也更加複（fù）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工作溫度，是設計、製造、采購及使用閥門的有（yǒu）關科（kē）技（jì）人員和操作（zuò）者必須掌（zhǎng）握的知識。特別是材（cái）料的使用溫度不能超過其適宜工作溫度，否則會引起可怕的嚴重事故。