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不同高溫工況下,閥門材料如何選擇?

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

    1. 亞高溫

    亞高溫是指閥門的工作溫度在325~425℃區域。如果介質是水和蒸汽時,主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。

    如果介質是含硫油品時,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CF8、CF8M、CF3及CF3M材質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*高工作溫度上限為450℃。   

    2. 高溫Ⅰ級

    閥門的工作溫度為425~550℃時為高溫Ⅰ級(簡稱PI級)。

    PI級閥門的主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基形的“高溫Ⅰ級中碳鉻鎳稀土鈦上等耐熱鋼”。因PI級是特定的稱呼,在這里包含了高溫不銹鋼(P)的概念。

    因此,如果工作介質為水或蒸汽時,雖然也可用高溫鋼WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃),在含硫油品時雖然也可用高溫鋼C5(ZG1Cr5Mo),但在這里不能稱它們為PI級。   

    3. 高溫Ⅱ級

    閥門的工作溫度為550~650℃,定為高溫Ⅱ級(簡稱為PⅡ級)。

    PⅡ級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級閥門的主體材料為ASTMA351標準中的CF8為基形的“高溫Ⅱ級中碳鉻鎳稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。    

    4. 高溫Ⅲ級

    閥門的工作溫度為650~730℃,定為高溫Ⅲ級(簡稱為PⅢ級)。PⅢ級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級高溫閥門主體材料為ASTMA351標準中的CF8M為基形的“高溫Ⅲ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。  

    5. 高溫Ⅳ級

    閥門的工作溫度為730~816℃,定為高溫Ⅳ級(簡稱為PⅣ級)。將PⅣ級閥門的工作溫度上限定為816℃是因為閥門設計選用的標準ASMEB16134壓力-溫度等級中提供的*高溫度為816℃(1500υ)。

    另外,工作溫度超過816℃以后,鋼就接近進入了鍛造溫度區域,此時金屬處于塑性變形區間,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級閥門的主體材料為ASTMA351標準中的CF8M為基形“高溫Ⅳ級中碳鉻鎳鉬稀土鈦鉭強化型耐熱鋼”。CK-20及ASTMA182標準中F310(其中C含量≥01050%)及F310H等耐熱不銹鋼。

   6. 高溫Ⅴ級

    閥門的工作溫度>816℃以上,簡稱為PⅤ級,PⅤ級高溫閥門(作切斷用閥門,而非調節型蝶閥類的閥門)必須采用特殊的設計手段,如襯隔熱襯里或通水或氣冷卻等,方能保證閥門的正常工作。

    所以,對PⅤ級高溫閥門的工作溫度上限不作規定,這是因為控制閥門的工作溫度不是僅靠材料,而是用特殊的設計手段來解決的,而設計手段的基本原理是一樣的。

    PⅤ級高溫閥門可根據其工作介質和工作壓力及采用的特殊設計方法等,選用合理的、能滿足該閥門的材料。

    在PⅤ級高溫閥門中,通常煙道插板閥或蝶閥的插板或蝶板常選用ASTMA297標準中的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,但不能承受沖擊和高壓載荷。
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