不同高溫工況下，閥門材料如何挑選？

本文深入探討了高溫工況下閥門的分類與應(yīng)用，從亞高溫至高溫Ⅴ級(jí)的各級(jí)工作溫度界定、主體材料挑選及特殊設(shè)計(jì)手段等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述，旨在為高溫環(huán)境下的閥門選用提供科學(xué)指導(dǎo)。

高溫工況主要包括：亞高溫、高溫Ⅰ級(jí)、高溫Ⅱ級(jí)、高溫Ⅲ級(jí)、高溫Ⅳ級(jí)、高溫Ⅴ級(jí)。

1. 亞高溫

亞高溫是指閥門的工作溫度在325～425℃區(qū)域。如果介質(zhì)是水和蒸汽時(shí)，主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。
如果介質(zhì)是含硫油品時(shí)，主要用具有抗硫化物腐蝕的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等。
它們多用在煉油廠的常減壓裝置和延遲焦化裝置上，此時(shí)CF8、CF8M、CF3及CF3M材質(zhì)的閥門不是用于抗酸溶液腐蝕，而是用于含硫油品及油氣管路上。
在此工況中，CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工作溫度上限為450℃。

2. 高溫Ⅰ級(jí)

閥門的工作溫度為425～550℃時(shí)為高溫Ⅰ級(jí)(簡稱PI級(jí))。

PI級(jí)閥門的主體材料為ASTMA351標(biāo)準(zhǔn)中的CF8為基形的“高溫Ⅰ級(jí)中碳鉻鎳稀土鈦優(yōu)質(zhì)耐熱鋼”。因PI級(jí)是特定的稱呼，在這里包含了高溫不銹鋼(P)的概念。

因此，如果工作介質(zhì)為水或蒸汽時(shí)，雖然也可用高溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃)，在含硫油品時(shí)雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo)，但在這里不可稱它們?yōu)镻I級(jí)。

3. 高溫Ⅱ級(jí)

閥門的工作溫度為550～650℃，定為高溫Ⅱ級(jí)(簡稱為PⅡ級(jí))。

PⅡ級(jí)高溫閥門主要用于煉油廠的重油催化裂化裝置，它包含用在三旋噴嘴等部位的高溫襯里耐磨閘閥。

PⅡ級(jí)閥門的主體材料為ASTMA351標(biāo)準(zhǔn)中的CF8為基形的“高溫Ⅱ級(jí)中碳鉻鎳稀土鈦鉭強(qiáng)化型耐熱鋼”。

4. 高溫Ⅲ級(jí)
閥門的工作溫度為650～730℃，定為高溫Ⅲ級(jí)(簡稱為PⅢ級(jí))。PⅢ級(jí)高溫閥門主要是用在煉油廠的大型重油催化裂化裝置上。

PⅢ級(jí)高溫閥門主體材料為ASTMA351標(biāo)準(zhǔn)中的CF8M為基形的“高溫Ⅲ級(jí)中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強(qiáng)化型耐熱鋼”。

5. 高溫Ⅳ級(jí)

閥門的工作溫度為730～816℃，定為高溫Ⅳ級(jí)(簡稱為PⅣ級(jí))。將PⅣ級(jí)閥門的工作溫度上限定為816℃是因?yàn)殚y門設(shè)計(jì)選用的標(biāo)準(zhǔn)ASMEB16134壓力-溫度等級(jí)中提供的最高溫度為816℃(1500υ)。

另外，工作溫度高于816℃以后，鋼就接近進(jìn)入了鍛造溫度區(qū)域，此時(shí)金屬處于塑性變形區(qū)間，金屬的可塑性好，難以承受高的工作壓力和沖擊力而保持不變形。

PⅣ級(jí)閥門的主體材料為ASTMA351標(biāo)準(zhǔn)中的CF8M為基形“高溫Ⅳ級(jí)中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強(qiáng)化型耐熱鋼”。CK-20及ASTMA182標(biāo)準(zhǔn)中F310(其中C含量≥01050%)及F310H等耐熱不銹鋼。

6. 高溫Ⅴ級(jí)

閥門的工作溫度>816℃以上，簡稱為PⅤ級(jí),PⅤ級(jí)高溫閥門(作切斷用閥門，而非調(diào)節(jié)型蝶閥類的閥門)必須采用特殊的設(shè)計(jì)手段，如襯隔熱襯里或通水或氣冷卻等，方能保證閥門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

所以，對(duì)PⅤ級(jí)高溫閥門的工作溫度上限不作規(guī)定，這是因?yàn)榭刂崎y門的工作溫度不是僅靠材料，而是用特殊的設(shè)計(jì)手段來解決的，而設(shè)計(jì)手段的基本原理是一樣的。

PⅤ級(jí)高溫閥門可根據(jù)其工作介質(zhì)和工作壓力及采用的特殊設(shè)計(jì)方法等，選用合理的、能滿足該閥門的材料。

在PⅤ級(jí)高溫閥門中，通常煙道插板閥或蝶閥的插板或蝶板常選用ASTMA297標(biāo)準(zhǔn)中的HK-30，HK-40高溫合金，它們能在1150℃以下抗氧化和還原性氣體中耐蝕，但不可承受沖擊和高壓載荷。