阀门选型和材料选用

1阀门类型日常应用的阀门大体上可分为手动阀门和止回阀两大类：手动阀门在流体输送系统中主要起截断和接通物流、调节流量、分流的作用。手动阀门按其用途和作用分类：a)阻塞型：截止阀；b)旋转型：球阀、蝶阀、旋塞阀；c)滑动型：闸阀；d)夹紧型：隔膜阀、胶管阀。止回阀是顺流开启、逆流关闭的自动阀门，又称单向阀。2选型原则1）阀门选择要考虑的主要参数有：a)输送的流体性质影响阀型和阀结构材料的选择；b)功能要求(调节还是切断)影响阀型选择；c)操作条件(是否频繁)影响阀型和阀体材料选择；d)流动特性和摩擦损失；e)阀门大小，这可影响阀型选择（很大的阀门只有在有限范围的阀型中才能找到，某种特殊阀型可能买不到尺寸与其相匹配的标准阀门）；f)其他特殊要求：如快开、自流等。根据上述a)至c)，可用下图选定切断阀的基本类型。2）其它因素对阀门选型的影响a)对腐蚀性强、毒性为极度危害、对阀门结构材料的溶解性强、易燃易爆等介质应重点考虑阀门的密封性和耐腐蚀性，必要时可选择隔膜阀；b)系统允许的压力降较小时，应选用流体阻力较小的阀型如闸阀、直通的球阀等；c)要求迅速切断时，宜选用旋塞阀、球阀、蝶阀；d)蝶阀可适用于大流量的调节；e)选用通道为L形的两通球阀或旋塞阀可同时起到阀门和三通的作用；选用三通球阀或旋塞阀（通道为T形）可起到两个以上直通阀门的作用，简化操作，使切换准确无误，并减少所占空间；f)针形阀可用于微量的细调；g)需防止物料倒流时应选用止回阀；h)不同生产过程可以选择有附加功能的阀门，如有带夹套、带排净口和带旁路的阀门，有用于防止固体微粒沉降的带吹气口阀门等；i)就地操作的阀门绝大多数用手轮，与操作点有一定距离的，可采用链轮或加长杆，需要时可根据所能提供的能源选择其它动力形式：气动、液压、电动。例如闸阀在公称通径较大的管道中使用时，若两侧压力差较大，开启费力，需采用动力形式；j)对于粘性流体，浆液及带有固体颗粒的介质宜选用旋塞阀、球阀或蝶阀。选型时应综合考虑阀门的工艺要求、介质特性、操作温度、操作压力、安全及经济的合理性，作出阀门形式的最后选择。3各类阀门的结构和性能特点各种阀门的功能适用性。1)闸阀：启闭件(闸板)由阀杆带动，沿阀座密封面作升降运动的阀门。闸板分为平行式和楔式两种，以后者应用最广。闸阀有明杆和暗杆两种，后者用于DN50以下、低压、无腐蚀性介质的场合。①流体流经闸阀时不改变流向，当闸阀全开时阻力系数几乎是所有阀门中最小的，适用的公称通径范围、压力温度范围宽，与同公称通径的截止阀相比，安装尺寸较小，是石油化工生产装置中用得最多的一种类型。②频繁操作阀门会导致阀座表面过度磨损，因此通常只适用于不频繁操作的情况。③不适用于含固体颗粒的流体。④若流体压力较低，平行式闸阀的阀座力可能不足以在金属－金属阀座间产生满意的密封效果。⑤只有在阀门处于半开和全关之间状态时通过穿过圆形流道的圆盘调节流量，才会取得满意效果。因此通常只用在两位式场合，不适用于需要调节流量的场合。2)截止阀：启闭(阀瓣)内阀杆带动，沿阀座(密封面)轴线作升降运动的阀门。截止阀的阀瓣为盘形阀瓣，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，特别适用于节流，可以改变通道截面积，用以调节流量或压力。①用于调节、切断和流通物流以及频率操作的场合。②耐磨、密封性能可靠，可进行流量的粗调，一般多装在泵出口、调节阀旁路和流量计上游等处。③流体阻力大，开启和关闭所需力矩较大。④截止阀与同公称通径的闸阀相比，结构长度较大，最大公称通径限于DN250。⑤针形阀也是截止阀的一种，是带细微锥形塞子的小口径截止阀。可用于小流量微调或用作取样阀。3)球阀和旋塞阀：球阀和旋塞阀都是启闭件(球体，塞子)绕垂直于通路的轴线旋转的阀门。①两者功能相似，都是可以迅速启闭的阀门，流体阻力小，适用于经常操作，但不宜经常作调节用。②密封性能好介质流向可任意，适用于粘性流体，浆液及带有固体颗粒的介质。③两者都易于适应多通道结构，使一个阀可获得两个、三个甚至四个不同的流道，以简化管道系统的设计，减少阀门的用量。4)蝶阀：启闭件(蝶板)绕固定轴旋转的阀门。①启闭迅速方便，流体阻力小，可以经常操作。②有一定调节功能，可以运送浆体，特别适用于大流量调节，但通常不用在要求泄漏最小的场合。③采用不同的密封圈形式，可以应用在较广的压力和温度范围或中等真空管道。5)隔膜阀：启闭件(隔膜)由阀杆带动，沿阀杆轴线作升降运动并将动作机构与介质隔开的阀门。①结构简单，易于快速拆卸和维修。②特别适用于粘性流体、浆液和腐蚀性介质。③由于操作机构和介质通路隔开，特别适用于食品和医药卫生工业中的介质以及危险的介质。④不能用于介质压力较高的场合，使用温度取决于隔膜材料的耐温性能，其工作温度范围大的为-50℃～175℃。6)针形阀：启闭件是带细微锥形塞子的小口径截止阀，可分为简单地往下拧，倾斜地往下拧和出口流与主流成直角三种类型。7)胶管阀：由挠性管组成伸缩阀体的阀门，该管可机械或借阀体外流体压力夹紧。①适用于腐蚀性介质、浆液、带悬浮颗粒的流体。②结构简单，便于维修。8)止回阀：启闭件(阀瓣)借介质作用力，自动阻止介质逆流的阀门。①一般用于防止流体逆向流动。②常用的有旋启式，升降式两种，旋启式应用于大口径管道上，一般安装在水平管道上，也可安装在垂直或倾斜管道上，此时流体应自下而上流动。升降式用于小口径管道，只能安装在水平管道上。③带缓闭装置和阻尼机构的止回阀可利用管路内介质进行缓冲，达到消除或减小在止回阀关闭的瞬间由于压力迅速提高时对管路系统所产生的“水锤”作用，保护管路和防止泵倒流。9)底阀：安装在泵吸入管端，以保证吸入管内被流体充满的止回阀。10)节流阀：通过启闭件(阀瓣)改变通路截面积，以调节流量、压力的阀门。4阀门材料的选择对于高温工况的阀门，常用的有A217-WC6(铸件)、A182-F11(锻件)和A217-WC9(铸件)、A182-F22(锻件)。由于WC9、F22属于2-1/4Cr-1Mo系列，相比属于1-1/4Cr-1/2Mo系列的WC6、F11含有更高的Cr、Mo，所以具有更好的抗高温蠕变性能。1)对于小口径(DN≤40)一般选用锻件，大口径(DN>40)一般选用铸件。锻件阀体的端法兰，应该优先选择整体锻制阀体，如果法兰是焊接在阀体上，则对焊缝应该进行100%射线检验。2)对焊和承插焊碳钢阀体的含碳量应不大于0.25%，并且碳当量应不大于0.45%。3)常用材料的选取：注：当奥氏体不锈钢工作温度超过425℃时，含碳量不应小于0.04%，热处理状态为大于1040℃快冷(CF8)和1100℃快冷(CF8M)。4)当流体腐蚀性强，普通奥氏体不锈钢不能使用时，应考虑一些特种材料，如904L、双相钢(如S31803等)、蒙乃尔和哈氏合金等。5阀门内件材料内件主要是指阀门关闭件的密封面和阀杆、衬套（上密封座），在国外常以trim表示内件。内件材料的选用原则是根据主体材料的情况、介质特性、结构特点以及零件所起的作用、受力情况综合考虑的。对于常规的通用阀门在标准已规定了内件材料或规定了几种材料由设计者根据具体情况选用。对于一些有特殊要求的阀门，如高温、高压、介质有腐蚀等工况条件，则需按工况条件选择内件材料。常用阀门内件材料的组合6阀门的软密封材料软密封的密封性一般都能达到很高，而硬密封则要根据要求可高可低；软密封需要防火，因为在高温下，软密封的材质会出现泄漏，而硬密封则没这个问题；硬密封一般可以做到很高的压力，软密封则不行；软密