閥體和閥蓋最常用的材料

在閥門設計和選擇過程中，材料的選擇至關重要，因為它直接影響閥門的性能和壽命。不同的工況條件要求不同的材料。本文將介紹幾種常見的閥體材料及其適用范圍，幫助讀者更好地理解和選擇合適的材料。

有多種材料可供選擇，以滿足閥門在不同工況條件下的需求。在選擇材料時，應將其與部件的功能聯系起來。例如，閥體（閥體和閥蓋）的材料可能與閥桿（關閉件、閥座和閥桿）的材料不同，這樣可以實現最佳的經濟壽命和性能。本文將重點介紹閥體和閥蓋最常用的材料，包括青銅、鑄鐵和不銹鋼。

青銅

青銅是工業閥門中最常用的材料之一，特別是對于中小型閥門，閥門尺寸不超過 100 毫米。

青銅通常是由銅、錫、鉛和鋅組成的合金。如果需要無鋅青銅，必須特別指定。青銅的優點包括：

物理強度 ：具有良好的機械性能。

結構穩定性 ：在多種工況下保持穩定。

耐腐蝕性 ：對許多常見化學物質具有優異的耐腐蝕性。

青銅閥門主要用于溫度相對較低的場合，但某些等級的青銅閥門也能在高達280°C的溫度下使用。此外，由于大多數銅合金都具有在極低溫度下不脆化的特性，青銅在極低溫度下（如液氧和氮氣等環境，溫度低于-180°C）表現出色，因此常用于低溫應用。

鑄鐵

鑄鐵閥門因其成本優勢而在各種工業領域廣泛應用。鑄鐵閥門通常用于 水、蒸汽、石油和天然氣 服務，同時也適用于處理 化學品、染料、油漆、紡織品 等。鑄鐵閥門的工作溫度范圍通常從環境溫度到220°C左右。

球墨鑄鐵 （球狀石墨鑄鐵）是一種改進的鑄鐵材料，其中石墨呈球狀或球形，而非片狀。這種結構使其機械性能優于普通灰鑄鐵，因此球墨鑄鐵閥門可用于更高的工作壓力。

不銹鋼

不銹鋼是另一種廣泛使用的閥體材料，特別是在高溫、低溫和高腐蝕性環境中。常見的不銹鋼類型包括：

18-8奧氏體不銹鋼 ：含鉻約18%和鎳約8%，適用于高溫和零度以下的工況。在基本型18-8奧氏體不銹鋼中添加鉬和少量增加鎳，可顯著提高其耐腐蝕性能。

18-10-3Mo不銹鋼 ：在18-8不銹鋼基礎上添加鉬和鎳，提高了耐腐蝕性能，廣泛用于化學工業（如醋酸、硝酸、堿、漂白溶液、食品生產、果汁、亞硫酸、鞣革液等應用生產工況）。

18-10-Nb不銹鋼 ：通過添加鈮進一步改良，適用于高達800°C的高溫工況。

奧氏體不銹鋼在極低溫度下也不會脆化，因此適用于處理液化氣，如天然氣、甲烷、氧氣和氮氣。

特種不銹鋼

當標準不銹鋼無法滿足苛刻的使用條件時，高合金不銹鋼成為首選。常見的高合金不銹鋼包括：

20合金 ：含約29%的鎳和20%的鉻，添加鉬和銅，具有極強的耐硫酸性，適用于處理磷酸和醋酸等化學物質。

塑料和彈性體

塑料和彈性體在需要耐腐蝕性和清潔度的閥門制造中越來越受歡迎。這些材料適用于模制批量生產，成品部件具有高精度和良好的表面光潔度。

這些材料的機械性能和工作溫度范圍不如大多數金屬，但如果選擇和設計得當，在許多應用中這并不是一個嚴重的缺點。

常用的塑料材料包括：

聚氯乙烯（PVC） ：適用于溫度不超過60°C的應用。

氯化聚氯乙烯（CPVC） ：適用于溫度可達95°C的應用。

聚丙烯 ：適用于溫度可達110°C的應用。

聚偏氟乙烯（PVDF） ：適用于溫度可達150°C的應用。

這些材料具有出色的耐各種化學品的性能，許多化合物已被批準用于食品。塑料閥門通常為球閥、旋塞閥或隔膜閥，可通過溶劑焊接、熔焊、螺紋或法蘭接頭連接。

閥蓋、手輪和閥軸等某些閥門結構部件使用了各種塑料，以下是較常用的材料：聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚苯醚、縮醛。

其中許多材料都具有良好的拉伸強度和韌性，添加玻璃纖維等填充物還可增強其性能。塑料的使用通常僅限于相對較小的閥門部件，不包括涉及極端溫度的應用。

塑料可用于閥體內襯，以保持閥門的全部工作壓力，并利用塑料的耐腐蝕性和耐溫性能。襯里通常模塑在閥體上，而閥體本身則構成模塑工具的外部部分。

塑料襯里適用于多種不同類型的閥門，包括蝶閥、隔膜閥、球閥和旋塞閥。

閥體塑料襯里通常僅限于那些具有最佳全面耐化學性的材料。主要使用以下材料：

聚丙烯（PP） ：使用溫度范圍-20°C～120°C，某些改性聚丙烯甚至可在更高溫度下工作，適用于非氧化性酸、堿和鹽類溶液，成本低，易于加工。

聚偏二氟乙烯（PVDF） ：使用溫度范圍-40°C～150°C之間穩定工作，某些改性PVDF甚至可在更高溫度下工作，適用于強腐蝕性介質和高溫環境，耐溫性和機械性能優異。

氟化乙烯丙烯（FEP） ：使用溫度范圍-200°C～200°C，適用于強腐蝕性介質和高溫環境，具有良好的透明度，但成本較高。

乙烯四氟乙烯（ETFE） ：使用溫度范圍-80°C至150°C，某些改性ETFE甚至可以在更高溫度下工作，適用于強腐蝕性介質和高溫環境，機械性能優異，但成本較高。

全氟烷氧基（PFA） ：溫度范圍-200°C至260°C，適用于強腐蝕性介質和高溫環境，具有良好的透明度，但成本較高。

含氟聚合物可耐受多種化學物質，其溫度上限可高達200 °C。彈性體在很大程度上也用于閥體襯里。這些襯里的成型方法與塑料基本相同，但一種常見的應用方法， 尤其是大型閥門的應用方法，是將彈性體薄片 “量身定制 ”到閥體內部。

使用這種方法的彈性體種類繁多，最適用于多種化學服務，并具有良好的耐磨性。常用的材料有：天然橡膠、苯乙烯橡膠、聚氨酯橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠。

塑料和彈性體可用作閥門涂料，用于裝飾和防腐蝕。這些涂層采用噴涂或浸涂技術。在外部表面，環氧樹脂和尼龍涂層具有良好的外觀和耐腐蝕性。這些材料也可用于閥門內表面，但為了獲得更好的耐腐蝕性，可使用含氟聚合物涂層，如聚偏二氟乙烯（PVDF）和三氟氯乙烯（ECTFE）。上述 許多彈性體都是用適當的溶劑以涂料的形式涂在閥門部件上的 。

雖然這些涂層的厚度有限，但可連續涂敷，并可實現高度防腐蝕保護。可以看出，有大量塑料和彈性材料可通過所述方法用于閥門制造。

結論

選擇合適的閥體材料是確保閥門在特定工況下高效運行的關鍵。青銅、鑄鐵和不銹鋼是最常用的材料，各有其獨特的優點和適用范圍。塑料和彈性體在需要耐腐蝕性和清潔度的應用中也表現出色。在選擇材料時，應綜合考慮工況條件、成本和制造商的建議。