1　概述
                                  
    閥門(mén)設(shè)計(jì)和選材時(shí)必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一是閥門(mén)的工作溫度。為了規(guī)范閥門(mén)主體材料的適宜工作溫度，從各種類型的閥門(mén)用鋼和合金牌號(hào)的材料性能方面對(duì)我國(guó)石油化工、化工、化肥、電力及冶金等行業(yè)用的閥門(mén)主體材料的適宜工作溫度及相關(guān)要求作出了明確的規(guī)定，供閥門(mén)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及檢驗(yàn)時(shí)用。另外，從技術(shù)管理和生產(chǎn)管理及物資采購(gòu)等方面考慮，對(duì)每種類型的鋼應(yīng)選用綜合性能良好的，不宜選用過(guò)多的鋼號(hào)和合金牌號(hào)，以防造成混亂。

2　低溫工況
     2.1　超低溫閥門(mén)材料
     超低溫閥門(mén)（-254（液氫）～-101℃（乙烯））主體材料必須選用面心立方晶格的奧氏體不銹鋼、銅合金或鋁合金，其熱處理后的低溫力學(xué)性能，特別是低溫沖擊韌性必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。下列奧氏體不銹鋼可用于制造超低溫閥門(mén)。ASTM 
    A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L，ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D（蘭州高壓閥門(mén)廠設(shè)計(jì)，工廠標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GFQ81-93）。超低溫閥門(mén)的閥體、閥蓋、閘板或閥瓣等在精加工前，必須在液氮（-196℃）中進(jìn)行深冷處理。
    2.2　低溫閥門(mén)材料
    適用于低溫閥門(mén)（-100～-30℃）的主體材料有低溫奧氏體不銹鋼和低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼。低溫用奧氏體不銹鋼有ASTM 
    A351 CF8M、CF3M、CF8和CF3，ASTM A182 F316、F316L、F304和F304L，ASTM A433 316、316L、304、304L和CF8D。低溫承壓件用鐵素體和馬氏體鋼有ASTMA352LCA（-32℃）、LCB、LCC（-46℃）、LC1（-59℃）、LC2、LC211（-73℃）和LC3（-100℃）。ASTMA352標(biāo)準(zhǔn)中的材料初級(jí)價(jià)格較低，但是其冶煉時(shí)化學(xué)成分必須有可靠且要求十分嚴(yán)格的工廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。其熱處理工藝復(fù)雜，需要多次作調(diào)質(zhì)處理，方能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的低溫沖擊韌性的要求，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。低溫沖擊韌性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，不允許投料作低溫鋼使用。

因此，只有在生產(chǎn)批量大，并且可成爐冶煉時(shí)才采用，而在一般情況下選用奧氏體不銹鋼。

3　非腐蝕工況
                                  
    閥門(mén)工作介質(zhì)為水、蒸汽、空氣和油品等非腐蝕性物質(zhì)時(shí)，一般采用碳素鋼。閥門(mén)用碳素鋼系指ASTMA216標(biāo)準(zhǔn)中的WCB、WCC鑄鋼和ASTM 
    A105鍛鋼。閥門(mén)用碳素鋼適宜工作溫度為-29～425℃。但是為了安全，考慮到介質(zhì)的工作溫度有可能波動(dòng)，因此，一般碳素鋼的使用溫度不應(yīng)超過(guò)400℃。

4　腐蝕工況
    4.1　鉻-鉬系高溫鋼
    閥門(mén)選用的Cr-Mo高溫鑄鋼主要是采用ASTM A217標(biāo)準(zhǔn)中的WC6、WC9和C5（ZG1Cr5Mo），其對(duì)應(yīng)的軋材分別為ASTM A182中的F11、F22和F5。
    （1）低鉻級(jí)鉻-鉬鋼　低鉻級(jí)鉻-鉬鋼有WC6、WC9、F11和F22，其適用的工作介質(zhì)為水、蒸汽和氫氣，不宜用于含硫油品。WC6和F11適宜工作溫度為-29～540℃，WC9和F22適宜工作溫度為-29～570℃。
    （2）鉻五鉬高溫鋼　鉻五鉬高溫鋼有C5（ZG1Cr5Mo）和F5，其適用的工作介質(zhì)為水、蒸汽、氫氣和含硫油品等。C5（ZG1Cr5Mo）如果用于水蒸汽時(shí)，其最高工作溫度為600℃。用于含硫油品等工作介質(zhì)時(shí)，其最高工作溫度為550℃。因此，規(guī)定C5（ZG1Cr5Mo）的工作溫度為≤550℃。
    4.2　不銹耐酸鋼
    不銹耐酸鋼是指用于石化及化工、化肥行業(yè)中抗硝酸、硫酸、醋酸及有機(jī)酸等耐腐蝕性的鉻鎳或鉻鎳鉬不銹耐酸鋼。不銹耐酸鋼鑄鋼主要是采用ASTM A743或ASTM A744標(biāo)準(zhǔn)中CF8、CF8M、CF3、CF3M、CF8C、CD-4MCu和CN7M等，其對(duì)應(yīng)的軋材分別為ASTM A182標(biāo)準(zhǔn)中的F304、F316、F304L、F316L、F347、F53及美國(guó)UNS N08020。
    （1）Cr-Ni不銹鋼　Cr-Ni類不銹耐酸鋼有CF8、CF3、F304、F304L、CF8C和F347，其適用于工作介質(zhì)為硝酸等氧化性酸。其最高工作溫度≤200℃。
    （2）Cr-Ni-Mo不銹鋼　Cr-Ni-Mo類不銹耐酸鋼有CF8M、CF3M、F316和F316L，其適用于工作介質(zhì)為醋酸等還原性酸。CF8M，CF3M等可以代替CF8和CF3，但CF8、CF3不能代替CF8M和CF3M。所以，美國(guó)等國(guó)家不銹耐酸鋼閥門(mén)主要用CF8M、CF3M，其最高工作溫度≤200℃。
    （3）CN7M合金　CN7M合金具有較好的全面耐蝕性，它廣泛地應(yīng)用于苛刻的腐蝕條件下，包括硫酸、硝酸、氫氟酸和稀鹽酸、苛性堿、海水及熱的氯化物鹽溶液等，特別是可用于各種濃度和溫度≤70℃范圍的硫酸中。CN7M和UNS N08020合金使用溫度為-29～450℃。
    （4）雙相不銹鋼　雙相不銹耐蝕鋼（表1）為沉淀硬化不銹鋼，它們是在鐵素體的基體中含35%～40%的奧氏體，其屈服強(qiáng)度約為19Cr-9Ni奧氏體不銹鋼的2倍，并具有高硬度及良好的塑性和沖擊韌性。特別適合在既有磨蝕又有沖刷的腐蝕工作條件下使用，因而廣泛地應(yīng)用于在氧化和還原的強(qiáng)酸工況中，在有氯的環(huán)境中有特殊的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的性能。CD-4MCu、CD3MN、CE3MN和F53雙相不銹鋼使用溫度為-29～316℃。
    

                                                              表1　雙相不銹鋼材料牌號(hào)對(duì)照   

    4.3　耐蝕鎳基合金
    耐蝕鎳基合金閥門(mén)主要是選用ASTMA494標(biāo)準(zhǔn)中的鑄造蒙乃爾合金（M35-1）、鑄鎳合金（CZ-100）、英康乃爾合金（CY-40）、哈氏合金B(yǎng)（N-12MV、N-7M）及哈氏合金C（CW-12MW、CW-7M、CW-6MC、CW-2M）。
    用于耐蝕蒙乃爾合金閥門(mén)的蒙乃爾合金軋材主要為UNS N04400（Monel 400）和UNSN 05500（Monel K500）。鑄鎳合金無(wú)對(duì)應(yīng)的軋材，英康乃爾合金的軋材為Inconel600和Inconel625等。
    （1）蒙乃爾合金　
    蒙乃爾合金（Monel）具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有優(yōu)異的抗還原酸及強(qiáng)堿介質(zhì)和海水等腐蝕的性能。因此，通常用于制造輸送氫氟酸、鹽水、中性介質(zhì)、堿鹽及還原性酸等介質(zhì)的設(shè)備和閥門(mén)，也適用于干燥氯氣、氯化氫氣、425℃高溫氯氣及450℃高溫氯化氫氣等介質(zhì)，但不抗含硫介質(zhì)和氧化性介質(zhì)（如硝酸及含氧高的介質(zhì)）的腐蝕。整體是蒙乃爾合金的閥門(mén)材料代號(hào)為MM，內(nèi)件是蒙乃爾合金的閥門(mén)，殼體為碳素鋼時(shí)閥門(mén)材料代號(hào)為C/M、殼體為CF8時(shí)閥門(mén)材料代號(hào)為P/M、殼體為CF8M時(shí)閥門(mén)材料代號(hào)為R/M。蒙乃爾合金M35-1、Monel400和MonelK500合金的適宜工作溫度為-29～40℃。
    （2）鑄鎳合金　
    鑄鎳合金（CZ-100）的化學(xué)成分為95%Ni和1100%C，其無(wú)對(duì)應(yīng)的軋材。當(dāng)CZ-100用于高溫高濃度或無(wú)水堿溶液中時(shí)，具有優(yōu)異的耐蝕性能。CZ-100常用于在高腐蝕濃度（包括熔融無(wú)水苛性鈉）的氯堿生產(chǎn)中以及用于不能有銅和鐵等金屬污染產(chǎn)品的場(chǎng)合。鑄鎳合金CZ-100閥門(mén)的材料代號(hào)為Ni。CZ-100合金適宜工作溫度為-29～316℃。
    （3）英康乃爾合金　
    英康乃爾合金（Inconel）CY-40和Inconel 600（ASTM B564 N06600）等主要用于抗應(yīng)力腐蝕，尤其適用于高濃度的氯化物介質(zhì)，當(dāng)Ni含量≥45%時(shí)，對(duì)氯化物的應(yīng)力腐蝕具有“免疫”效果。此外，它還能抗沸濃硝酸、發(fā)煙硝酸、含硫和釩的高溫氣體及燃燒物的腐蝕。Inconel合金已廣泛用于制造核動(dòng)力工廠的鍋爐給水系統(tǒng)的部件，因?yàn)樗炔讳P鋼的安全性更高。同時(shí)，它還適用于需要高強(qiáng)度、高壓密封的高抗蝕性能，以及在高溫下具有抗機(jī)械磨損和抗氧化能力的工業(yè)生產(chǎn)中。如大化肥廠用Inconel 600或Inconel 625合金（為哈氏合金CW-6MC的軋材牌號(hào)）制造高壓（600～1500LB）高濃度氧氣閥門(mén)等。CY-40和Inconel600合金閥門(mén)的材料代號(hào)為In。適宜工作溫度為-29～650℃。
    （4）哈氏合金　
    哈氏合金（Hastelloy）是商業(yè)名稱，它包括有一系列的合金牌號(hào)，用于耐蝕閥門(mén)上的主要是哈氏合金B(yǎng)（Hastelloy B）和哈氏合金C（Hastelloy C）這兩類。
     哈氏合金B(yǎng)（Hastelloy B）的鑄造合金牌號(hào)在ASTM A494標(biāo)準(zhǔn)中為N-12MV（N-12M-1）及N-7M（有的資料稱之為N-12M-2，也稱它為Chlorimet 2合金），其軋材牌號(hào)為ASTM B335標(biāo)準(zhǔn)中的UNS N10665。哈氏合金B(yǎng)對(duì)各種濃度的鹽酸均耐蝕，對(duì)非氧化性鹽及酸亦耐蝕。哈氏合金B(yǎng)的耐蝕閥門(mén)，從耐蝕性及抗晶間<