化工、閥門行業(yè)緊固件的選型和參考
有關(guān)閥門的簡(jiǎn)單介紹:
1、定義:閥門是用以控制流體流量、壓力和流向的裝置。
2、閥門組成:閥門通常由閥體、閥蓋、閥座、啟閉件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、密封件和緊固件等組成。
簡(jiǎn)單構(gòu)造(以截止閥為例)如下圖:
1—把手
2—閥桿
3—緊固件
4—閥瓣
5—閥蓋
6—墊片
7—閥體
3、閥門材料:閥體及配件的使用材料是以殼體材料為基礎(chǔ)的,可劃分為:普通碳素鋼系列、鍛鋼、鑄鋼(WCB);不銹鋼系列(304 316);Cr-Mo(V)高溫鋼系列;低溫鋼系列(LCB、LCC)和抗硫系列。我司的著眼點(diǎn)就是不銹鋼系列中的緊固件,主要包括螺栓、雙頭螺栓和螺母。
緊固件在閥門上直接承受壓力,對(duì)防止介質(zhì)外流起至關(guān)重要作用,因此選用的材料必.須保證在使用溫度下有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性。
4、在閥門上,我司可以提供的主要是標(biāo)號(hào)為3的緊固件部分。
▲關(guān)于B8和B8M及相關(guān)說(shuō)明:
一般情況下,閥門主要是以美制為標(biāo)準(zhǔn)的,同時(shí)其使用的材料也是按照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)稱呼,如A193-B8和A194-8,A193-B8M,A194-8M等,其材料機(jī)械性能一般是按照美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)中的A193和A194來(lái)執(zhí)行,其中A193指高壓及高溫作業(yè)用之合金鋼及不銹鋼螺栓材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,而A194指高壓及高溫作業(yè)用之碳鋼和合金鋼螺帽的材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
1、機(jī)械性能:
在美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(ASTM)中對(duì)不銹鋼的機(jī)械性能做了如下規(guī)定:
①硬度、拉伸強(qiáng)度及降伏強(qiáng)度
機(jī)械性能 |
Class1 and 1D–B8,B8M |
Class2 –B8 |
Class2 –B8 |
Class2 –B8M |
Class2 –B8M |
全尺寸 |
規(guī)格在3/4及3/4以下 |
規(guī)格在3/4以上至1” |
規(guī)格在3/4及3/4以下 |
規(guī)格在3/4以上至1” |
|
硬度(max) |
96HRB |
35HRC |
35HRC |
35HRC |
35HRC |
抗拉強(qiáng)度(min) |
75ksi |
125ksi |
115ksi |
110ksi |
100ksi |
降伏強(qiáng)度(min) |
30ksi |
100ksi |
80ksi |
96ksi |
80ksi |
備注:Class1 and 1D–B8,B8M 硬度max 96HRB(全尺寸All Diameters, 規(guī)格小于3/4(含)硬度允許到
max 100HRB);
Class1 and 1D 和 Class2的區(qū)別是等級(jí)的區(qū)別及其完成后的后續(xù)處理不同,參考Astm A193
6.Heat Treatment。
②機(jī)械性能轉(zhuǎn)換:
KSI是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)下的強(qiáng)度的單位,N/mm²是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下的強(qiáng)度的單位,兩者的換算關(guān)系如下:
1KSI=1000PSI & 1PSI=0.00689 N/mm² → 1KSI =6.89N/mm²
2.、熱處理
①在ASTM A193標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:
閥門材料不銹鋼系列中所使用的B8/B8M材料的緊固件需經(jīng)過(guò)固溶處理,以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)械性能和硬度要求。
②固溶處理:
在軋制或鍛造后冷卻到室溫,材料在一定溫度和足夠的時(shí)間內(nèi)重新加熱,以便碳化鉻進(jìn)入固溶體,然后以一定速度在空氣中或液體介質(zhì)中冷卻,以防止碳化物析出,就是我們常說(shuō)的固溶處理,主要是改善材料的機(jī)械性能和防腐性能。
3、印記
①螺栓印記:“B8”或“B8M”;
②螺帽印記:“8”或“8M”
▲B8、304及B8M、316的比較:
下面我們把美標(biāo)規(guī)定的閥門材料B8和B8M和我們通常使用的不銹鋼材料304和316在化學(xué)成份上和機(jī)械性能上進(jìn)行一下對(duì)比。
1、在成份上
|
C |
Mn |
P |
S |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Cu |
B8 |
≤0.08 |
≤2.00 |
≤0.045 |
≤0.03 |
≤1.00 |
18.00-20.00 |
8.00-10.50 |
\ |
\ |
304M |
≤0.08 |
≤2.00 |
≤0.045 |
≤0.03 |
≤1.00 |
18.00-20.00 |
8.50-10.00 |
\ |
\ |
304HC |
≤0.08 |
≤2.00 |
≤0.045 |
≤0.03 |
≤1.00 |
17.00-19.00 |
8.00-10.50 |
\ |
1.00-3.00 |
B8M |
≤0.08 |
≤2.00 |
≤0.045 |
≤0.03 |
≤1.00 |
16.00-18.00 |
10.00-14.00 |
2.00-3.00 |
\ |
316 |
≤0.08 |
≤2.00 |
≤0.045 |
≤0.03 |
≤1.00 |
16.00-18.00 |
10.00-14.00 |
2.00-3.00 |
\ |
上述列表中B8的化學(xué)成分與304M的相同,與304HC相比Cr和Cu的含量有點(diǎn)差異,但其它元素幾乎都在同一范圍內(nèi)的。
2、硬度
硬度 |
A193 |
F593 |
螺栓 |
≤HRB96 |
全牙:HRB80-100 |
半牙:HRC22-32 |
||
螺帽 |
HRB60-105 |
HRB95-107 |
B8和B8M是按照A193/A194的規(guī)定來(lái)執(zhí)行的,304和316是按F593/F594來(lái)執(zhí)行的。從上表中可看出硬度的區(qū)別主要是在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)的不同,而兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬度略有差別,所以當(dāng)客戶強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),一定按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,如無(wú)特別強(qiáng)調(diào)時(shí)兩標(biāo)準(zhǔn)可代替。
3、拉伸強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度及螺帽的安.全負(fù)荷
\ |
A193 |
F593 |
螺栓拉伸強(qiáng)度(N/mm²) |
515 |
700 |
螺栓降伏強(qiáng)度(N/mm²) |
205 |
450 |
螺帽的安.全負(fù)荷(N/mm²) |
515 |
700 |
因?yàn)锽8、B8M與304、316的強(qiáng)度規(guī)定是兩個(gè)國(guó)家機(jī)械性能的規(guī)定,范圍上還是有差異,從上面數(shù)據(jù)上可看出我們通常使用的產(chǎn)品的強(qiáng)度是可達(dá)到A193/A194的要求。
總結(jié):
化學(xué)成分:
B8M的化學(xué)成分與316的相同,B8的化學(xué)成分與304M的相同,他們可以互相替代。而B8與304HC相比Cr和Cu的含量有差異,且美制的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中沒(méi)有304HC這種材料。也就是說(shuō),不能用304HC代B8。
機(jī)械性能:
美制的閥門不銹鋼緊固件材料B8和8M的機(jī)械性能較304和316的機(jī)械性能低一些。通常情況下,高強(qiáng)度和硬度可以替代低強(qiáng)度和硬度使用,即304和316可以替代B8和8M使用。但如果客戶一定要B8或B8M的產(chǎn)品,那我們所提供的產(chǎn)品就一定要符合B8或B8M的機(jī)械性能規(guī)范要求,硬度超出的螺栓、螺帽,可以通過(guò)再一次固溶處理來(lái)降低。
▲我司產(chǎn)品使用規(guī)范:
機(jī)械性能公制螺絲螺帽使用標(biāo)準(zhǔn):DIN267 PART 11;可以達(dá)到等級(jí):70和80;
英制螺栓所依規(guī)范:ASTM F593
英制螺帽所依規(guī)范:ASTM F594,目前我司的螺帽硬度均在HRB100-110之間,所以需通過(guò)固溶處理降低硬度才能合格。
我司曾生產(chǎn)過(guò)的“B8”或“B8M”印記的產(chǎn)品有:
DIN934 M5~M22 ; ANSIB18.2.2 1/4~3/4;牙棒 3/8~3/4,這些產(chǎn)品除印記顯“B8”或“B8M”外,其余性能均為304、316的普通品,但是客戶接受我司的HRB80-115硬度范圍。
▲關(guān)于B7材料螺栓的附加內(nèi)容:
談及閥門配件B8和B8M時(shí),人們就會(huì)很自然地想到B7,B7材料的螺栓主要用WCB系列和抗硫系列中。
|
C |
Mn |
P |
S |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
B7 |
0.37-0.49 |
0.65-1.10 |
0.035 |
0.040 |
0.15-0.35 |
0.75-1.20 |
\ |
0.15-0.25 |
35CrMoA |
0.32-0.40 |
0.40-0.70 |
\ |
\ |
0.17-0.37 |
0.80-1.10 |
≤0.03 |
0.15-0.25 |
通過(guò)上表的數(shù)據(jù)可以看出,B7和35CrMoA的成分差別不大,且其機(jī)械性能相近似,在閥門行業(yè)內(nèi),經(jīng)常用35CrMo來(lái)代替B7,與B7材料螺栓配合的螺帽多用45#鋼材料。
選用合金鋼材料時(shí)必.須經(jīng)過(guò)熱處理。對(duì)緊固件有特殊耐腐蝕要求時(shí),可選用Cr17Ni2、2Cr13、1Cr18Ni9等不銹耐酸鋼。