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高溫閥門用鋼

來源: 上海閥門時(shí)間: 2012-04-03 點(diǎn)擊: 13,549

高溫閥門是指用于火力發(fā)電，介質(zhì)為高溫、高壓蒸汽和用于煉油廠催化系統(tǒng)，介質(zhì)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(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1，力學(xué)性能見表2。

表1-化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)
鋼號	化學(xué)成分（%）								應(yīng)用范圍
鋼號	C	Mn	Si	Cr	Mo	V	S	P	應(yīng)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(tài)鋼中鋁的加人量應(yīng)不大于0.3kg。

2．Ni、Cu等元素的殘余含量應(yīng)小大于0.3％，但除訂貨單位有專門要求，一般不對其含量進(jìn)行化學(xué)分析。

表2-鑄件經(jīng)熱處理后的力學(xué)性能
鋼號	抗拉強(qiáng)度σ/MPa ≥	屈服強(qiáng)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(yīng)力見表3。

表3-鑄鋼件的許用應(yīng)力
鋼號	許用應(yīng)力
鋼號	許用拉應(yīng)力[σ_l]/MPa	許用彎曲應(yīng)力[σ_w]/MPa	許用拉應(yīng)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(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼種和各鋼種的化學(xué)元索質(zhì)最分?jǐn)?shù)見表4、力學(xué)性能見表5、許用應(yīng)力值見表6。

表4-鑄件的化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)
元素	材料級別
	WC1	WC6	WC9	C12A
	質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）
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(guī)定的殘余元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）
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(xué)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(yīng)力
鋼號	許用應(yīng)力
鋼號	許用拉應(yīng)力[σ_l]/MPa	許用彎曲應(yīng)力[σ_w]/MPa	許用切應(yīng)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(tǒng)工作溫度≤550℃的鑄鋼材料。

這種閥門用鋼習(xí)慣上叫鉻5鉬鋼，可是鑄鋼鉻5鉬這個(gè)牌號既無國家標(biāo)準(zhǔn)也尢專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，長期以來各閥門制造廠參照原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)制訂自己的工廠標(biāo)準(zhǔn)，其牌號為ZGCr5Mo，其C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15％～0.25％，因此實(shí)際牌號應(yīng)定為ZCr5Mo，閥門設(shè)計(jì)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(yàn)及驗(yàn)收》標(biāo)準(zhǔn)時(shí)參照了JISG515l中的SCPH61、BS3100中的B5、ASTFMA217/A217M中的C5以及我國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1221-1992中的1cr5Mo的化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，把這種材料定為ZGlCr5Mo，但同樣又有一個(gè)牌號，并無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定它的化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、力學(xué)性能、熱處理規(guī)范等。引進(jìn)裝置中這類閥門用的材料為ASTMA217/A217M-2004中的C5，從化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)上看相當(dāng)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(zhì)的腐蝕性，對含有硫化物的熱石油介質(zhì)耐蝕性良好，有抗氫腐蝕的能力，并有良好的熱強(qiáng)件。

這種鋼工藝性能較差，易產(chǎn)生鑄造裂紋，焊接時(shí)熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織而產(chǎn)生明顯的脆化，所以該鋼種焊前需預(yù)熱，焊后要熱處理，一般預(yù)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定的鋼種和化學(xué)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表7，力學(xué)性能要求見表8，鑄件的熱處理溫度見表9，許用應(yīng)力見表10。

表7-化學(xué)成分要求
化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
	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(guī)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(guī)定，所有值均為最大值。

表8-力學(xué)性能要求
牌號	抗拉強(qiáng)度（ksi）MPa	最小屈服強(qiáng)度^① /（ksi）MPa	最小延伸率標(biāo)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(dāng)用A703/A703M標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的ICI試驗(yàn)棒做拉伸試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)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(yīng)力
鋼號	許用應(yīng)力
鋼號	許用拉應(yīng)力[σ_l]/MPa	許用彎曲應(yīng)力[σ_w]/MPa	許用切應(yīng)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