化工、閥門行業(yè)緊固件的選型和參考

有關(guān)閥門的簡單介紹

1、定義:閥門是用以控制流體流量、壓力和流向的裝置。

2、閥門組成:閥門通常由閥體、閥蓋、閥座、啟閉件、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、密封件和緊固件等組成。

簡單構(gòu)造(以截止閥為例)如下圖:

 1—把手

 2—閥桿

   3—緊固件

 4—閥瓣

  5—閥蓋

 6—墊片

 7—閥體

3閥門材料:閥體及配件的使用材料是以殼體材料為基礎(chǔ)的,可劃分為:普通碳素鋼系列、鍛鋼、鑄鋼(WCB);不銹鋼系列(304   316);Cr-Mo(V)高溫鋼系列;低溫鋼系列(LCB、LCC)和抗硫系列。我司的著眼點(diǎn)就是不銹鋼系列中的緊固件,主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。

 緊固件在閥門上直接承受壓力,對防止介質(zhì)外流起至關(guān)重要作用,因此選用的材料必.須保證在使用溫度下有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性。

4在閥門上,我司可以提供的主要是標(biāo)號為3的緊固件部分。

 

關(guān)于B8B8M及相關(guān)說明:

    一般情況下,閥門主要是以美制為標(biāo)準(zhǔn)的,同時(shí)其使用的材料也是按照美國的標(biāo)準(zhǔn)稱呼,如A193-B8A194-8,A193-B8M,A194-8M等,其材料機(jī)械性能一般是按照美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)中的A193A194來執(zhí)行,其中A193指高壓及高溫作業(yè)用之合金鋼及不銹鋼螺栓材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,而A194指高壓及高溫作業(yè)用之碳鋼和合金鋼螺帽的材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

1、機(jī)械性能:

在美國材料測試協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)中對不銹鋼的機(jī)械性能做了如下規(guī)定:

硬度、拉伸強(qiáng)度及降伏強(qiáng)度

                         機(jī)械性能

Class1 and 1D–B8,B8M

Class2 –B8

Class2 –B8

Class2 –B8M 

Class2 –B8M

全尺寸

規(guī)格在3/43/4以下

規(guī)格在3/4以上至1”

規(guī)格在3/43/4以下

規(guī)格在3/4以上至1”

硬度(max)

96HRB

35HRC

35HRC

35HRC

35HRC

抗拉強(qiáng)度(min)

75ksi

125ksi

115ksi

110ksi

100ksi

降伏強(qiáng)度(min)

30ksi

100ksi

80ksi

96ksi

80ksi

       備注:Class1 and 1D–B8,B8M 硬度max 96HRB(全尺寸All Diameters, 規(guī)格小于3/4(含)硬度允許到

       max 100HRB);

      Class1 and 1D 和 Class2的區(qū)別是等級的區(qū)別及其完成后的后續(xù)處理不同,參考Astm A193

       6.Heat Treatment。

機(jī)械性能轉(zhuǎn)換:

KSI是美國標(biāo)準(zhǔn)下的強(qiáng)度的單位,N/mm²國際標(biāo)準(zhǔn)下的強(qiáng)度的單位,兩者的換算關(guān)系如下:

           1KSI=1000PSI   &   1PSI=0.00689 N/mm²  → 1KSI =6.89N/mm²   

2.、熱處理

在ASTM  A193標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:

閥門材料不銹鋼系列中所使用的B8/B8M材料的緊固件需經(jīng)過固溶處理,以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)械性能和硬度要求。

固溶處理:

在軋制或鍛造后冷卻到室溫,材料在一定溫度和足夠的時(shí)間內(nèi)重新加熱,以便碳化鉻進(jìn)入固溶體,然后以一定速度在空氣中或液體介質(zhì)中冷卻,以防止碳化物析出,就是我們常說的固溶處理,主要是改善材料的機(jī)械性能和防腐性能。

3、印記

   螺栓印記:“B8”或“B8M”;

   螺帽印記:“8”或“8M”

 

▲B8、304B8M316的比較:

    下面我們把美標(biāo)規(guī)定的閥門材料B8和B8M和我們通常使用的不銹鋼材料304316在化學(xué)成份上和機(jī)械性能上進(jìn)行一下對比。

1、在成份上

 

C

Mn

P

S

Si

Cr

Ni

Mo

Cu

B8

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.03

≤1.00

18.00-20.00

8.00-10.50

\

\

304M

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.03

≤1.00

18.00-20.00

8.50-10.00

\

\

304HC

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.03

≤1.00

17.00-19.00

8.00-10.50

\

1.00-3.00

B8M

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.03

≤1.00

16.00-18.00

10.00-14.00

2.00-3.00

\

316

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.03

≤1.00

16.00-18.00

10.00-14.00

2.00-3.00

\

    上述列表中B8的化學(xué)成分與304M的相同,與304HC相比Cr和Cu的含量有點(diǎn)差異,但其它元素幾乎都在同一范圍內(nèi)的。

2、硬度

硬度                               

A193

F593

  螺栓

≤HRB96

全牙:HRB80-100

半牙:HRC22-32

  螺帽

HRB60-105

HRB95-107

    B8和B8M是按照A193/A194的規(guī)定來執(zhí)行的,304316是按F593/F594來執(zhí)行的。從上表中可看出硬度的區(qū)別主要是在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)的不同,而兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬度略有差別,所以當(dāng)客戶強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),一定按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,如無特別強(qiáng)調(diào)時(shí)兩標(biāo)準(zhǔn)可代替。

3、拉伸強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度及螺帽的安.全負(fù)荷

\

A193

F593

螺栓拉伸強(qiáng)度N/mm²

515

700

螺栓降伏強(qiáng)度N/mm²

205

450

螺帽的安.全負(fù)荷N/mm²

515

700

    因?yàn)锽8、B8M與304、316的強(qiáng)度規(guī)定是兩個(gè)國家機(jī)械性能的規(guī)定,范圍上還是有差異,從上面數(shù)據(jù)上可看出我們通常使用的產(chǎn)品的強(qiáng)度是可達(dá)到A193/A194的要求。

   

總結(jié):

化學(xué)成分:

B8M的化學(xué)成分與316的相同,B8的化學(xué)成分與304M的相同,他們可以互相替代。而B8與304HC相比CrCu的含量有差異,美制的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中沒有304HC這種材料。也就是說,不能用304HC代B8。

機(jī)械性能:

    美制的閥門不銹鋼緊固件材料B88M機(jī)械性能較304316的機(jī)械性能低一些。通常情況下,高強(qiáng)度和硬度可以替代低強(qiáng)度和硬度使用,即304和316可以替代B8和8M使用。但如果客戶一定要B8B8M的產(chǎn)品,那我們所提供的產(chǎn)品就一定要符合B8B8M的機(jī)械性能規(guī)范要求,硬度超出的螺栓、螺帽,可以通過再一次固溶處理來降低

 

我司產(chǎn)品使用規(guī)范:

    機(jī)械性能公制螺絲螺帽使用標(biāo)準(zhǔn):DIN267 PART 11;可以達(dá)到等級:70和80;

    英制螺栓所依規(guī)范:ASTM F593

    英制螺帽所依規(guī)范:ASTM F594,目前我司的螺帽硬度均在HRB100-110之間,所以需通過固溶處理降低硬度才能合格。

    我司曾生產(chǎn)過的“B8”或“B8M”印記的產(chǎn)品有:

     DIN934  M5~M22 ; ANSIB18.2.2 1/4~3/4;牙棒  3/8~3/4,這些產(chǎn)品除印記顯“B8”或“B8M”外,其余性能均為304、316的普通品,但是客戶接受我司的HRB80-115硬度范圍。

關(guān)于B7材料螺栓的附加內(nèi)容:

    談及閥門配件B8和B8M時(shí),人們就會很自然地想到B7,B7材料的螺栓主要用WCB系列和抗硫系列中。

 

C

Mn

P

S

Si

Cr

Ni

Mo

B7

0.37-0.49

0.65-1.10

0.035

0.040

0.15-0.35

0.75-1.20

\

0.15-0.25

35CrMoA

0.32-0.40

0.40-0.70

\

\

0.17-0.37

0.80-1.10

≤0.03

0.15-0.25

    通過上表的數(shù)據(jù)可以看出,B7和35CrMoA的成分差別不大,且其機(jī)械性能相近似,在閥門行業(yè)內(nèi),經(jīng)常用35CrMo來代替B7,與B7材料螺栓配合的螺帽多用45#鋼材料。

    選用合金鋼材料時(shí)必.須經(jīng)過熱處理。對緊固件有特殊耐腐蝕要求時(shí),可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。