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高溫閥門用鋼

來源: 上海閥門時間: 2012-04-03 點擊: 13,123

高溫閥門是指用于火力發電，介質為高溫、高壓蒸汽和用于煉油廠催化系統，介質為有硫化物輕腐蝕的石油的閥門。

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》標準規定的化學元素質量分數見表1，力學性能見表2。

表1-化學元素質量分數
鋼號	化學成分（%）								應用范圍
鋼號	C	Mn	Si	Cr	Mo	V	S	P	應用范圍
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。

表2-鑄件經熱處理后的力學性能
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。

表3-鑄鋼件的許用應力
鋼號	許用應力
鋼號	許用拉應力[σ_l]/MPa	許用彎曲應力[σ_w]/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《電站閥門鑄鋼件技術條件》標準規定鋼種和各鋼種的化學元索質最分數見表4、力學性能見表5、許用應力值見表6。

表4-鑄件的化學元素質量分數
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	規定的殘余元素質量分數（%）
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	-

表5-鑄件力學性能
性能	材料級別
性能	WC1	WC6	WC9	C12A
σ_b/MPa	450～620	485～655	485～655	585～760
σ_s/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

表6-鑄件的許用應力
鋼號	許用應力
鋼號	許用拉應力[σ_l]/MPa	許用彎曲應力[σ_w]/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。

這種閥門用鋼習慣上叫鉻5鉬鋼，可是鑄鋼鉻5鉬這個牌號既無國家標準也尢專業標準，長期以來各閥門制造廠參照原蘇聯標準制訂自己的工廠標準，其牌號為ZGCr5Mo，其C的質量分數為0.15％～0.25％，因此實際牌號應定為ZCr5Mo，閥門設計手冊給出的牌號就是ZGZCr5Mo。中石化在制定SH3064-1994《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗及驗收》標準時參照了JISG515l中的SCPH61、BS3100中的B5、ASTFMA217/A217M中的C5以及我國標準GB/T 1221-1992中的1cr5Mo的化學元素質量分數，把這種材料定為ZGlCr5Mo，但同樣又有一個牌號，并無標準規定它的化學元素質量分數、力學性能、熱處理規范等。引進裝置中這類閥門用的材料為ASTMA217/A217M-2004中的C5，從化學元素質量分數上看相當于ZGlCr5Mo，建議用ASTMA217/A217M-2004中的C5來制造這類閥門。上述的鋼號也叫5鉻0.5鉬鋼。這種鋼具有良好的抗石油裂化過程介質的腐蝕性，對含有硫化物的熱石油介質耐蝕性良好，有抗氫腐蝕的能力，并有良好的熱強件。

這種鋼工藝性能較差，易產生鑄造裂紋，焊接時熱影響區會出現馬氏體組織而產生明顯的脆化，所以該鋼種焊前需預熱，焊后要熱處理，一般預熱溫度為300～400℃，焊后熱處理溫度為740～760％。

(2)美國 ASTM A217/A217M-2004《高溫承壓件用馬氏體不銹鋼和合金鋼鑄件標準規范》規定的鋼種和化學元素質量分數見表7，力學性能要求見表8，鑄件的熱處理溫度見表9，許用應力見表10。

表7-化學成分要求
化學成分（質量分數，%）
	碳鉬鋼	鎳鉻鉬鋼	鎳鉻鉬鋼	鉻鉬鋼	鉻鉬鋼	鉻鉬鋼	鉻鉬鋼	鉻鉬鋼	鉻鉬釩鋼	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
硅	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
鉬	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
鈳	-	-	-	-	-	-	-	-	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，所有值均為最大值。

表8-力學性能要求
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標準規定的ICI試驗棒做拉伸試驗時，標距與收斷端面直徑之比為4:1。

表9-鑄件熱處理溫度
鋼號	熱處理溫度/℃(℉)
鋼號	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)

表10-鑄件的許用應力
鋼號	許用應力
鋼號	許用拉應力[σ_l]/MPa	許用彎曲應力[σ_w]/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