1、第一章 阀门的基础知识第一节 概述阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流通，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路的设备的正常运行。工业用的阀门的大量应用是在瓦特发明蒸汽机之后，近二三十年来，由于石油、化工、电站、冶金、船舶、核能、宇航等方面的需要，对阀门提出更高的要求，促使人们研究和生产高参数的阀门，其工作温度从超低温-269到高温 1200，甚至高达 3430，工作压力从超真空 1.33x10-8Mpa（1x10 -1Hg）到超高压 1460MPa，阀门通径从 1mm 到600mm，甚至达到 9750mm，阀门的材料从铸铁，碳素钢发展到钛及
2、钛合金，高强度耐腐蚀钢等，阀门的驱动方式从手动发展到电动、气动、液动、程控、数控、遥控等。随着现代工业的不断发展，阀门需求量不断增长，一个现代化的石油化工装置就需要上万只各式各样的阀门，阀门使用量大。开闭频繁，但往往由于制造、使用选型、维修不当，发生跑、冒、滴、漏现象，由此引起火焰、爆炸、中毒、烫伤事故，或者造成产品质量低劣，能耗提高，设备腐蚀，物耗提高，环境污染，甚至造成停产等事故，已屡见不鲜，因此人们希望获得高质量的阀门，同时也要求提高阀门的使用，维修水平，这时对从事阀门操作人员，维修人员以及工程技术人员，提出新的要求，除了要精心设计、合理选用、正确操作阀门之外，还要及时维护、修理阀门，使
3、阀门的“跑、冒、滴、漏”及各类事故降到最低限度。第二节 阀门的分类阀门的用途广泛，种类繁多，分类方法也比较多。总的可分两大类：第一类自动阀门：依靠介质（液体、气体）本身的能力而自行动作的阀门。如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。第二类驱动阀门：借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀门。如闸阀，截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。此外，阀门的分类还有以下几种方法：一、按结构特征，根据关闭件相对于阀座移动的方向可分：1 截门形：关闭件沿着阀座中心移动，如图 11 所示。2 闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动，如图 12 所示。3 旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转，如图
4、 13 所示。4 旋启形；关闭件围绕阀座外的轴旋转，如图 14 所示。5 碟形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转，如图 15 所示。6 滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动，如图 16 所示。二、按用途，根据阀门的不同用途可分：1 开断用：用来接通或切断管路介质，如截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等。2 止回用：用来防止介质倒流，如止回阀。3 调节用：用来调节介质的压力和流量，如调节阀、减压阀。4 分配用：用来改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等。5 安全阀：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全，如安全阀、事故阀。6 他特殊用途：如疏水阀、放空阀、排污阀等。
5、图 1-1 图 1-2图 1-3 图 1-4图 1-5 图 1-6三、按驱动方式，根据不同的驱动方式可分：1 手动：借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，有人力驱动，传动较大力矩时，装有蜗轮、齿轮等减速装置。2 电动：借助电机或其他电气装置来驱动。3 液动：借助（水、油）来驱动。4 气动；借助压缩空气来驱动。四、按压力，根据阀门的公称压力可分：1 真空阀：绝对压力，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti第二节 密封面材料密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧化等因素。通常分两大类：（一） 软质材料
6、1、 橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）2、 塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）（二） 硬密封材料1、 铜合金（用于低压阀门）2、 铬不锈钢（用于普通高中压阀门）3、 司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）4、 镍基合金（用于腐蚀性介质）第三节 阀 杆 材 料阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。常用的阀杆材料有以下几种。一、碳素钢用于低压和介质温度不超过 300的水、蒸汽介质时，一般选用 A5 普通碳素钢。用于中压和介质温度不超过 4
7、50的水、蒸汽介质时，一般选用 35 优质碳素钢。二、合金钢用于中压和高压，介质温度不超过 450的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。用于高压、介质温度不超过 540的水、蒸汽等介质时，可选用 38CrMoALA 渗氮钢。用于高压、介质温度不超过 570的蒸汽介质时，一般选用 25Cr2MoVA 铬钼钒钢。三、不锈耐酸钢用于中压和高压、介质温度不超过 450的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 铬不锈钢。用于腐蚀性介质时，可选用 Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和 PH1
8、5-7Mo 沉淀硬化钢。四、耐热钢用于介质温度不超过 600的高温阀门时，可选用 4Cr10Si2Mo 马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体型耐热钢。第四节 阀杆螺母材料阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。一、铜合金铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。对于 Pg，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti第二节 密封面材料密封面是阀门最关键的工作面，密封面质量的好坏关系到阀门的使用寿命，通常密封面材料要考虑耐腐蚀，耐擦伤，耐冲蚀，抗氧
9、化等因素。通常分两大类：（一） 软质材料1、 橡胶（包括丁睛橡胶，氟橡胶等）2、 塑料（聚四氟乙烯，尼龙等）（二） 硬密封材料1、 铜合金（用于低压阀门）2、 铬不锈钢（用于普通高中压阀门）3、 司太立合金（用于高温高压阀门及强腐蚀阀门）4、 镍基合金（用于腐蚀性介质）第三节 阀 杆 材 料阀杆在阀门开启和关闭过程中，承受拉、压和扭转作用力，并与介质直接接触，同时和填料之间还有相对的摩擦运动，因此阀杆材料必须保证在规定温度下有足够的强度和冲击韧性，有一定的耐腐蚀性和抗擦伤性，以及良好的工艺性。常用的阀杆材料有以下几种。一、碳素钢用于低压和介质温度不超过 300的水、蒸汽介质时，一般选用 A5
10、普通碳素钢。用于中压和介质温度不超过 450的水、蒸汽介质时，一般选用 35 优质碳素钢。二、合金钢用于中压和高压，介质温度不超过 450的水、蒸汽、石油等介质时，一般选用40Cr（铬钢）。用于高压、介质温度不超过 540的水、蒸汽等介质时，可选用 38CrMoALA 渗氮钢。用于高压、介质温度不超过 570的蒸汽介质时，一般选用 25Cr2MoVA 铬钼钒钢。三、不锈耐酸钢用于中压和高压、介质温度不超过 450的非腐蚀性介质与弱腐蚀性介质，可选用 1Cr13、2Cr13、3Cr13 铬不锈钢。用于腐蚀性介质时，可选用 Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr18
11、Ni12Mo3Ti等不锈耐酸钢和 PH15-7Mo 沉淀硬化钢。四、耐热钢用于介质温度不超过 600的高温阀门时，可选用 4Cr10Si2Mo 马氏体型耐热钢和4Cr14Ni14W2Mo 奥氏体型耐热钢。第四节 阀杆螺母材料阀杆螺母在阀门开启和关闭过程中，直接承受阀杆轴向力，因此必须具备一定的强度。同时它与阀杆是螺纹传动，要求摩擦系数小，不生锈和避免咬死现象。一、铜合金铜合金的摩擦系数较小，不生锈，是目前普遍采用的材料之一。对于 Pg1.6Mpa 的低压阀门可采用 ZHMn58-2-2 铸黄铜。对于 Pg16-6.4Mpa 的中压阀门可采用 ZQAL9-4 无锡青铜。对于高压阀门可采用 ZHA
12、L66-6-3-2 铸黄铜。二、钢当工作条件不允许采用铜合金时，可选用 35、40 等优质炭素钢，2Cr13、1Cr18Ni9、Cr17Ni2 等不锈耐酸钢。工作条件不允许指下列情况。1、用于电动阀门上，带有瓜形离合器的阀杆螺母，需要进行热处理获得高的硬度或表面硬度。2、工作介质或周围环境不适合选用铜合金时，如对铜有腐蚀的氨介质。选用钢制阀杆螺母时，要特别注意螺纹的咬死现象。第五节 紧固件、填料及垫片材料一、紧固件材料紧固件主要包括螺栓、双头螺栓和螺母。紧固件在阀门上直接承受压力，对防止介质外流起关重要作用，因此选用的材料必须保证在使用温度下有足够的强度与冲击韧性。根据介质压力和温度选择紧固件
13、材料时可按表 5-1 选择。表 5-1选用合金钢材料时必须经过热处理。对紧回件有特殊耐腐蚀要求时，可选用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9 等不锈耐酸钢。二、填料材料在阀门上，填料是用来充填阀盖填料室的空间，以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄漏。1、 对填料的要求1） 耐腐蚀性好，填料与介质接触，必须能耐介质的腐蚀。2） 密封性好，填料在介质及工作温度的作用下不泄漏。3） 摩擦系数小，以减小阀杆与填料间的摩擦力矩。2、 填料的种类填料可分为软质填料及硬质填料两种：1）软质填料：系由植物质，即大麻、亚麻、棉、黄麻等，或由矿物质，即石棉纤维，或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线
14、绳，也有压成的成型的填料，以及近年来新发展的柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜，常用于 100以下的低压阀门；矿物质填料可用于 450-500的阀门。近年来使用橡胶 O 型圈做填料的结构在逐步推广，但介质温度一般限制在 60以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。2）硬质填料：即由金属或金属与石棉、石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合烧结而成型的填料，金属填料使用较少。介质温度（）名称公称压力PN(Mpa) 300 350 400 425 450 5301.6-2.5 A3 35 30CrMoA _4.0-10.0 35 35CrMoA 25Cr2MoVA螺栓双头螺栓1
15、6.0-20.0 30CrMoA 35CrMoA 25Cr2MoVA1.6-2.5 A3 30 35 _4.0-10.0 30 35 35CrMoA螺母16.0-20.2 35 35CrMoA3、 填料的选择选择填料要根据介质、温度和压力来选择，常用的材料有以下几种：1）油浸石棉绳，可按表 5-2 选择。2）橡胶石棉绳：可按表 5-3 选择。3）石墨石棉绳：石棉绳上涂有石墨粉，可用温度 450以上，压力可以达到 16Mpa，一般适用于高压蒸汽上。近后来又逐步采用了压成人字型填料，单圈放置，密封性好。4）聚四氟乙烯：这是一种目前使用较广的一种填料。特别适用腐蚀性介质上，但温度不得起过 200。一
16、般采用压制或棒料车制而成，形状如图 5-1 所示。a b c图 5-1名称牌号形状规 格（直径或方形边长）适用极限压力kgf/cm适用极限温度（）用途F 3.4.5.6.8.1013.16.19.22.25Y 5.6.8.10.1316.19.22.25YS450N 3.5.6.8.10.1316.19.22.2560450YS350 F、 Y、N3.5.6.8.10.1316.19.22.25.45 350油浸石棉绳YS250 F、 Y、N3.5.6.8.10.13.16.19.22.2545 250用于水蒸气、空气、石油产品表 5-2注：形状代号 F 表示方的，穿心或一至多层编结；Y 表示圆的，中间是一扭制芯子，外边是一至多层编结；N 表示扭制的。名称牌号规 格（直公式或方形边长）适用极限压力kgf/cm适用极限温度（）用途XS450 60 450XS350 45 350橡胶石棉盘根XS2503 . 4 . 5 . 6 . 810 . 13 . 16 . 1922 . 25 . 2845 250用于蒸汽、石油产品表 5-3三、垫片材料
