阀门主体的材料
下表是根据温度选择范围的参考。实际上压力也会造成较大的影响,选择材料时请参照JIS和ASME/JPI的温度和压力等级表。
温度和压力等级表 (pdf)
注1:材质标记的JIS、ASTM、DIN各标准对照表请参照下方的PDF。
注2:表示推荐范围。
注3:用于低温时,通常使用SCS13A或SCS14A。
各标准对照表 (pdf)
◎ 阀门主体材料的选择标准
要长期在理想状态下使用调节阀,首先必须明确掌握其使用目的和条件,然后再选择阀门主体和阀芯材料。于是我们来列举一下选择时应该考虑的基本事项。
1. 有没有法规方面的制约或特定的标准? |
注:关于金属材料的耐腐蚀性,详情请参照下方的PDF。
金属材料的耐腐蚀表 (pdf)
■ 高温用材料
调节阀必须能够承受管道方面复杂的应力,且能够承受流体的压力、温度造成的负荷。普通碳钢在高温下长时间施加应力会导致机械性质的降低和蠕变(Creep)现象。
因此,如果加上高温的苛刻条件,包括蠕变强度在内,材料的强度、耐腐蚀性、组织的稳定性等就成了首要问题。一般使用添加了Cr、Mo、Ni等元素的合金钢作为能够在高温下应对这些问题的材料。Cr可以提高高温下的耐酸性和耐腐蚀性,Mo可以增加蠕变强度,Ni具有提高耐冲击性等的效果。
用于阀门主体的高温高压用铸钢产品的最高使用温度如下:标准材料的碳钢铸钢产品SCPH2为350℃,0.5%Mo钢SCPH11为500℃,Cr-Mo钢的SCPH21为550℃,而增加了Cr含量的SCPH32、61可用于高达600℃的环境。如果是更高的温度,奥氏体不锈钢对高温蠕变和石墨化现象的抗性更强,所以添加了21%Cr、12%Ni以及2.5%Mo的SCS14A可用于高达700℃的环境。
■ 低温用材料
低温用材料最重要的问题是低温脆性。一般而言,金属材料在低温下硬度和拉伸强度会增加,但会失去韧性,冲击值会下降。特别是铁氧体金属,该现象尤为明显,而奥氏体金属则不会表现出低温脆性。添加Ni、Mo、Cr等可以有效应对低温脆性,例如奥氏体不锈钢。
关于MS点(Martensite Starting Point,组织的一部分开始马氏体化的温度),SCS13A为-114℃,SCS14A为-202℃。为了避免低温使用时产生变形,建议在-100℃以上时使用SCS13A,在-100℃~-196℃时使用SCS14A。
■ 耐腐蚀性材料
腐蚀多是由于流体的种类、性质、压力、温度、浓度、流速、使用环境等各种原因重叠而产生,所以很难实际试验,需要通过耐腐蚀表等充分地探讨。耐腐蚀材料除了不锈钢、哈氏合金B、C、钛等的金属材料外,还有非金属,能够发挥金属所没有的耐腐蚀性,包括塑料、玻璃、精细陶瓷、橡胶、PTFE等。可以将它们制成金属性阀门主体内壁的衬里或涂装并使用。
■ 耐空蚀、闪蒸材料
一般而言,发电厂中经常发生的侵蚀问题是,在高温水和高差压下使用时,由于空化和闪蒸,侵蚀会异常加深,出现名叫空蚀(Cavitation Erosion)的现象。
通常使用添加了Cr、Mo、Ni等元素的Cr-Mo钢和18-8奥氏体不锈钢作为耐受这些的材料。特别是不锈钢,具有超过碳钢10倍的耐磨性,是出色的耐侵蚀、耐腐蚀材料。
比起阀门主体,空蚀更容易对阀芯部位造成损伤,需要注意。
调节阀腐蚀、侵蚀的种类
1. 化学腐蚀(Corrosion) |