高温閥門是指用于火力发电,介质为高温、高压蒸汽和用于炼油厂催化系统,介质为有硫化物轻腐蚀的石油的閥門。
1.碳素鋼和低合金鋼鑄件
(1)中國
1)JB/T9625一1999《鍋爐管道附件承壓鑄鋼件技術條件》標准規定的化學元素質量分數見表1,力學性能見表2。
鋼號 | 化學成分(%) | 應用範圍 | |||||||
C | Mn | Si | Cr | Mo | V | S | P | ||
ZG200-400 | ≤0.20 | ≤0.80 | ≤0.50 | ≤0.35 | ≤0.20 | ≤0.05 | ≤0.04 | ≤0.04 | PN≤6.3MPa t≤450℃ |
ZG230-450 | ≤0.30 | ≤0.90 | ≤0.50 | ≤0.35 | ≤0.20 | ≤0.05 | ≤0.04 | ≤0.04 | t≤450℃ |
ZG20CrMo | 0.15~0.25 | 0.50~0.80 | 0.20~0.45 | 0.5~0.80 | 0.4~0.6 | - | ≤0.04 | ≤0.04 | t≤510℃ |
ZG20CrMoV | 0.18~0.25 | 0.40~0.70 | 0.17~0.37 | 0.9~1.2 | 0.50~0.70 | 0.2~0.30 | ≤0.03 | ≤0.03 | t≤540℃ |
ZG15Cr1Mo1V | 0.14~0.20 | 0.40~0.70 | 0.17~0.37 | 1.20~1.70 | 1.00~1.20 | 0.2~0.40 | ≤0.03 | ≤0.03 | t≤570℃ |
注:1.鑄造如果采用鋁脫氧,每噸液態鋼中鋁的加人量應不大于0.3kg。
2.Ni、Cu等元素的殘余含量應小大于0.3%,但除訂貨單位有專門要求,一般不對其含量進行化學分析。
鋼號 | 抗拉強度σ/MPa ≥ |
屈服強度σ/MPa ≥ |
伸長率δs(%) ≥ |
斷面收縮率ψ(%) ≥ |
沖擊韌度αk/(J/cm2) ≥ |
ZG200-400 | 400 | 200 | 25 | - | - |
ZG230-450 | 450 | 230 | 22 | 32 | 44 |
ZG20CrMo | 461 | 245 | 18 | 30 | 29 |
ZG20CrMoV | 490 | 314 | 14 | 30 | 29 |
ZG15Cr1Mo1V | 490 | 343 | 14 | 30 | 29 |
鑄鋼件的許用應力見表3。
鋼號 | 許用應力 | ||
許用拉應力[σl]/MPa | 許用彎曲應力[σw]/MPa | 許用拉應力[τ]/MPa | |
ZG200-400 | 87 | 94 | 47 |
ZG230-450 | 100 | 106 | 53 |
ZG20CrMo | 106 | 108 | 54 |
ZG20CrMoV | 115 | 136 | 68 |
ZG15Cr1Mo1V | 115 | 149 | 75 |
2)JB/T 5263-2005《电站閥門铸钢件技术条件》标准规定钢种和各钢种的化学元索质最分数见表4、力学性能见表5、許用應力值见表6。
元素 | 材料級別 | |||
WC1 | WC6 | WC9 | C12A | |
質量分數(%) | ||||
C | ≤0.25 | 0.05~0.20 | 0.05~0.18 | ≤0.12 |
Mn | 0.50~0.80 | 0.50~0.80 | 0.40~0.70 | 0.30~0.60 |
P | ≤0.035 | ≤0.035 | ≤0.035 | ≤0.020 |
S | ≤0.040 | ≤0.040 | ≤0.040 | ≤0.018 |
Si | ≤0.60 | ≤0.60 | ≤0.60 | 0.20~0.50 |
Ni | - | - | - | ≤0.40 |
Cr | - | 1.00~1.50 | 2.00~2.75 | 8.0~9.5 |
Mo | 0.45~0.65 | 0.45~0.65 | 0.90~1.20 | 0.85~1.05 |
Nb | - | - | - | 0.060~0.10 |
N | - | - | - | 0.030~0.070 |
元素 | 规定的残余元素質量分數(%) | |||
Al | - | - | - | ≤0.04 |
Cu | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.50 | - |
Ni | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.50 | - |
Cr | ≤0.35 | - | - | - |
W | ≤0.10 | ≤0.10 | ≤0.10 | - |
V | - | - | - | 0.18~0.25 |
殘留元素總量 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤1.00 | - |
性能 | 材料級別 | |||
WC1 | WC6 | WC9 | C12A | |
σb/MPa | 450~620 | 485~655 | 485~655 | 585~760 |
σs/MPa | ≥240 | ≥275 | ≥275 | ≥415 |
δ(%) | ≥24 | ≥20 | ≥20 | ≥20 |
ψ(%) | ≥35 | ≥35 | ≥35 | ≥45 |
最高使用溫度/℃ | 482 | 593 | 593 | 648 |
鋼號 | 許用應力 | ||
許用拉應力[σl]/MPa | 許用彎曲應力[σw]/MPa | 許用切應力[τ]/MPa | |
WC1 | 104 | 106 | 53 |
WC6 | 114 | 120 | 60 |
WC9 | 114 | 120 | 60 |
C12A | 137 | 180 | 90 |
3)用于煉油廠催化系統工作溫度≤550℃的鑄鋼材料。
这种閥門用钢习惯上叫鉻5钼钢,可是铸钢鉻5钼这个牌號既无国家标准也尢专业标准,长期以来各閥門制造厂参照原苏联标准制订自己的工厂标准,其牌號为ZGCr5Mo,其C的质量分数为0.15%~0.25%,因此实际牌號应定为ZCr5Mo,閥門设计手册给出的牌號就是ZGZCr5Mo。中石化在制定SH3064-1994《石油化工钢制通用閥門选用、检验及验收》标准时参照了JISG515l中的SCPH61、BS3100中的B5、ASTFMA217/A217M中的C5以及我国标准GB/T 1221-1992中的1cr5Mo的化学元素质量分数,把这种材料定为ZGlCr5Mo,但同样又有一个牌號,并无标准规定它的化学元素质量分数、力学性能、热处理规范等。引进装置中这类閥門用的材料为ASTMA217/A217M-2004中的C5,从化学元素质量分数上看相当于ZGlCr5Mo,建议用ASTMA217/A217M-2004中的C5来制造这类閥門。上述的鋼號也叫5鉻0.5钼钢。这种钢具有良好的抗石油裂化过程介质的腐蚀性,对含有硫化物的热石油介质耐蚀性良好,有抗氢腐蚀的能力,并有良好的热强件。
這種鋼工藝性能較差,易産生鑄造裂紋,焊接時熱影響區會出現馬氏體組織而産生明顯的脆化,所以該鋼種焊前需預熱,焊後要熱處理,一般預熱溫度爲300~400℃,焊後熱處理溫度爲740~760%。
(2)美國 ASTM A217/A217M-2004《高温承压件用马氏体不锈钢和合金钢铸件标准规范》规定的钢种和化学元素质量分数见表7,力学性能要求见表8,铸件的热处理温度见表9,許用應力见表10。
化學成分(質量分數,%) | ||||||||||
碳钼鋼 | 鎳鉻钼鋼 | 鎳鉻钼鋼 | 鉻钼鋼 | 鉻钼鋼 | 鉻钼鋼 | 鉻钼鋼 | 鉻钼鋼 | 鉻钼釩鋼 | 鉻鋼 | |
WC1 | WC4 | WC5 | WC6 | WC9 | WC11 | C5 | C12 | C12A | CA15 | |
UNS 編號 |
J12524 | J12082 | J22000 | J12072 | J21890 | J11872 | J42045 | J82090 | J84090 | J91150 |
碳 | 0.25 | 0.05 ~ 0.20 |
0.05 ~ 0.20 |
0.05 ~ 0.20 |
0.05 ~ 0.18 |
0.15 ~ 0.21 |
0.20 | 0.20 | 0.08 ~ 0.12 |
0.15 |
錳 | 0.50 ~ 0.80 |
0.50 ~ 0.80 |
0.40 ~ 0.70 |
0.50 ~ 0.80 |
0.40 ~ 0.70 |
0.50 ~ 0.80 |
0.40 ~ 0.70 |
0.35 ~ 0.65 |
0.30 ~ 0.60 |
1.00 |
磷 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.020 | 0.04 | 0.04 | 0.030 | 0.040 |
硫 | 0.045 | 0.045 | 0.045 | 0.045 | 0.045 | 0.015 | 0.045 | 0.045 | 0.010 | 0.040 |
矽 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.30 ~ 0.60 |
0.75 | 1.00 | 0.20 ~ 0.50 |
1.50 |
鎳 | - | 0.70 ~ 1.10 |
0.60 ~ 1.00 |
- | - | - | - | - | 0.40 | 1.00 |
鉻 | - | 0.50 ~0 .80 |
0.50 ~ 0.90 |
1.00 ~ 1.50 |
2.00 ~ 2.75 |
1.00 ~ 1.50 |
4.00 ~ 6.50 |
8.00 ~ 10.00 |
8.0 ~ 9.5 |
11.5 ~ 14.0 |
钼 | 0.45 ~ 0.65 |
0.45 ~ 0.65 |
0.90 ~ 1.20 |
0.45 ~ 0.65 |
0.90 ~ 1.20 |
0.45 ~ 0.65 |
0.45 ~ 0.65 |
0.90 ~ 1.20 |
0.85 ~ 1.05 |
0.50 |
钶 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.060 ~ 0.10 |
- |
氮 | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.030 ~ 0.070 |
- |
規定殘留元素 | ||||||||||
鋁 | - | - | - | - | - | 0.01 | - | - | 0.040 | - |
銅 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.35 | 0.50 | 0.50 | - | - |
鎳 | 0.50 | - | - | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | - | - |
鉻 | 0.35 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
鎢 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | - | 0.10 | 0.10 | - | - |
釩 | - | - | - | - | - | 0.03 | - | - | 0.18 ~ 0.25 |
- |
殘留 元素 總量 |
1.00 | 0.60 | 0.60 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | - | - |
注:除另外規定,所有值均爲最大值。
牌號 | 抗拉強度 (ksi)MPa |
最小屈服強度① /(ksi)MPa |
最小延伸率標距 (2in)50mm(%)② |
最小斷面收縮率(%) |
WC1 | (65)450~(90)620 | (35)240 | 24 | 35 |
WC4,WC5, WC6,WC9 |
(70)485~(95)655 | (40)275 | 20 | 35 |
WC11 | (80)550~(105)725 | (50)345 | 18 | 45 |
C5,C12 | (90)620~(115)795 | (60)415 | 18 | 35 |
C12A | (85)85~(110)760 | (60)415 | 18 | 45 |
CA15 | (90)620~(115)795 | (65)450 | 18 | 30 |
①用0.2%殘余變形法或用載荷下0.5%伸長測定。
②當用A703/A703M標准規定的ICI試驗棒做拉伸試驗時,標距與收斷端面直徑之比爲4:1。
鋼號 | 熱處理溫度/℃(℉) | |
正火 | 最低回火溫度 | |
WC1、WC4、QC5、 WC6、CA15、WC9 C5、C12、WC11、C12A |
1040~1080 (1900~1975) |
595(1100) 675(1250) 730~800 (1350~1470) |
鋼號 | 許用應力 | ||
許用拉應力[σl]/MPa | 許用彎曲應力[σw]/MPa | 許用切應力[τ]/MPa | |
WC1 | 104 | 106 | 53 |
WC4、WC5、 WC6、WC9 |
114 | 120 | 60 |
WC11 | 129 | 150 | 75 |
C5、C12 | 145 | 180 | 90 |
C12A | 138 | 180 | 90 |
CA15 | 145 | 196 | 98 |