阀门密封面及内件材料有哪些

阀门密封面是指阀座和关闭件相互接触形成密封的部分。
阀门的内件通常指闸板(或阀瓣、球体、蝶板等)、阀座和阀杆，但在有些情况也包括其他零件，如衬套、上密封座等，经常用Trim表示。内件材料的选用原则为：
①根据主体材料、介质特性、结构特点及零件的受力等综合考虑;
②内件材料的耐腐蚀性能应高于或与主体材料相当。
一、密封面材料
阀门密封面应耐磨损、耐腐蚀、耐冲蚀、耐擦伤，有足够的挤压强度，在高温下有足够的抗氧化性和热疲劳性，密封面与阀体的热膨胀系数相近，具有良好的加工性能和焊按性能，且应在价格和材料性能之间综合考虑。
阀门的密封面分为金属密封面、软密封面和密封剂密封三种。
1.金属密封面的磨损
金属密封面主要用于耐磨损、耐冲蚀、耐擦伤、耐高温的场合。磨损可分成黏着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、冲蚀磨损和擦伤等。
①黏着磨损 黏着磨损最为普遍，是由阀门密封面两种固体材料的交界面产生巨大的黏着力而产生的。当阀门密封面互相滑动时，接合点不断接触和断离，形成磨粒而产生磨损。
②磨粒磨损 阀门密封面中粗糙的较硬表面，在相对较软表面滑动时产生的磨损。控制磨粒磨损的有效办法是使较软的材料硬些。
③表面疲劳磨损反复循环加载和卸载会使表面或表下层产生疲劳裂纹，最终导致表面的破坏，形成碎片和凹坑。
④冲蚀磨损 由锐利的粒子冲刷密封面而产生。它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。
⑤擦伤密封面相对运动的过程中，因摩擦引起的破坏，这是由密封面硬度差不合理造成的。
2.金属密封面
阀门金属密封面常用材料有铜合金、铬不锈钢、钴基硬质合金等，也可以是经过表面处理的本体材料。
(1)铜合金JB/T 5300-2008《工业用阀门材料选用导则》中列入的铜合金密封面主要有铸铝黄铜( ZCu2n25Al6Fe3Mn3)、铸铝青铜(ZCuAI9Mn2和ZCuA19Fe4Ni4Mn2)、铸锰黄铜(ZCu2n38Mn2Pb2)、黄铜(H62)等。铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性好，但强度低，不耐氨和氦水腐蚀，适用介质温度≤250℃。
(2)铬不锈钢 铬不锈钢有较好的耐腐蚀性，但耐擦伤性能较差，特别是在密封比压较大时容易擦伤。铬不锈钢密封面有lCr13、2Cr13、3Cr13，可采用本体材料或堆焊。堆焊焊条化学成分相当于12 Cr13、20Cr13、30Cr13。
在阀门的制造和修复中，铬不锈钢焊条常用来堆焊工作温度在450℃以下、工作压力为1.6～16MPa、基体材料为铸钢的电站、石油化工阀门密封面。通常，阀体(阀座)宜采用12 Cr13型堆焊焊条，闸板(阀瓣)采用硬度稍高的20Cr13型堆焊焊条。
(3)钻基硬质合金硬质合金的特点是耐腐蚀、耐磨损、抗擦伤，特别是热硬性好，即使在高温下也能保持足够的硬度。堆焊和热喷涂是硬质合金制备的最常用方法。
堆焊有钴基合金堆焊和合金粉末等离子弧堆焊。合金粉末等离子弧堆焊和热喷涂是阀门制造厂的一种代用工艺措施，本书不作详述。钴基合金又称司太立合金，是典型的阀门密封面堆焊材料。虽然钴( Co)是较为贵重的金属，但是由于它具有抗腐蚀、耐高温等一系列优良性能，在高温高压蒸汽阀门以及石油、化工等重化工行业应用比较广泛。
钴基硬质合金可采用氧乙炔焰堆焊、手工电弧堆焊、氩弧堆焊和等离子弧等工艺，在低碳钢、中碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢和Cr13型不锈钢及耐热钢上进行堆焊。
①公称直径≤DN200的阀门优先采用钨极氩弧堆焊、氧乙炔焰堆焊。
②公称直径>DN200的阀门优先采用等离子弧堆焊。
③上述工艺方法不能实施时(如阀体内部堆焊)，采用手工电弧焊。
氧乙炔焰、钨极氩弧及等离子弧堆焊常用焊丝为HS111(相当于D802)、HS112(相当于D812);手工电弧堆焊采用焊条为D802、D812。钴基合金是以Co为基体成分，加入Cr钨(W)等元素组成合金。
(4)表面处理常用的表面处理方法有化学镀镍、镀铬、氮化等。
由于化学镀镍(ENP)具有抗冲刷、抗机械磨损、防腐、降低摩擦系数等特点，在石油、天然气的钻采及集输中的阀门广泛应用，如管线球阀的阀体、阀座、支撑板、阀杆，平板闸阀的闸板、阀座等。化学镀镍不需要外加电流，在金属表面的催化作用下经过化学还原法进行金属沉积。常用标准有ASTM B733镍磷镀层和GB/T 13913-1992。阀门常用的化学镀镍的厚度有两种：一种是0. 05mm (0. 002in);另一种是0.075mm (0. 003in)。为提高镀层的硬度，需根据不同的硬度要求，进行200—400℃的热处理。
(5)烧结硬质合金烧结硬质合金是用碳化钨粉末和少量钴以不同配比混合后烧结而成。在异常苛刻的工况下，控制磨损问题。阀门中用碳化钨来控制磨损的实例有：
①调节阀的阀瓣、阀杆和阀座;
②滑板阀的滑板和阀座;
③圆盘阀的阀瓣和阀座;
④整体碳化钨球体、阀座、减摩垫等。
(6)陶瓷随着高磨损、强腐蚀等严苛工况的不断出现，传统的金属阀门已经不能满足工况要求，陶瓷阀门与金属材料相比，其最大的优点是优异的高温力学性能、耐腐蚀、耐磨损、密度小，因此陶瓷阀门具有如下卓越性能。
①耐磨损 陶瓷的硬度是不锈钢的5～15倍.耐磨性能非常卓越。
②耐腐蚀 瓷对于大多数的酸碱物质来说，其化学性质稳定，抗腐蚀性能非常好。
③耐高温 陶瓷的熔点很高，大多数在高温下具有稳定的力学性能。
由于陶瓷阀门具有上述诸多优点，广泛运用于电力行业、多晶硅、气力除灰系统的粉煤灰输送、冶金工业领域等。
陶瓷阀门常用的陶瓷有氧化锆(2r02)、氧化铝(Al2 03)、氮化硅(Si3 N4)和碳化硅( SiC)四种。
陶瓷阀门类型有陶瓷控制阀、陶瓷球阀、陶瓷旋塞阀、陶瓷平板阀、陶瓷闸阀和陶瓷滑板阀等。根据耐腐蚀和耐磨损要求不同，有通道内衬陶瓷，内件全部采用陶瓷材料;也有通道不衬陶瓷，内件部分采用陶瓷等。

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阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。