Zr705鋯合金美標球閥產(chǎn)品說明

鋯及鋯合金以其優(yōu)異的耐蝕性廣泛應用于合成醋酸工藝裝置等系統(tǒng)，并成為其中溫度高、腐蝕強的部分裝置與管路系統(tǒng)金屬材料。鋯材閥門作為輸送管線上控制介質(zhì)流動的啟閉單元也得到了廣泛的應用。一種鋯材球閥，包括閥體、球芯和閥桿，球芯的球狀表面是板材成型式的外殼，通徑管則置于球芯的外殼中固定連接構成空心結構，且外殼和通徑管之間的空間內(nèi)設有若干條加強筋，在球芯的上下面還分別設有同軸的上轉動柱和下轉動柱，上轉動柱和閥桿的下端連接。本實用新型的球芯基本空心，球芯的重量輕，使用的鈦材或鋯材少，大大降低了成本，而且球芯的質(zhì)量好，結構合理，整體強度高，不易磨損。同軸的上、下轉動柱可以使球芯的裝配方便轉動操作更輕便，閥門控制更迅速容易。介紹了鋯及鋯合金閥門的選型及其應用領域。分析了閥門產(chǎn)品的設計制造、材料選用及設計計算等標準的規(guī)定。給出了鋯及鋯合金閥門的設計制造、焊接工藝及無損檢測檢驗等標準的確定方法與使用準則。此類閥門主要依賴進口，閥門的產(chǎn)品標準、材料標準及零件的設計計算準則的選用和規(guī)范是該類產(chǎn)品國產(chǎn)化工作的根本。

2、產(chǎn)品標準
2.1、產(chǎn)品類型
規(guī)格參數(shù)
壓力等級： PN1.6-10.0Mpa Class150-600Lb
公稱通徑： DN15-DN250 1/2"-10"
驅(qū)動方式：手柄、蝸輪蝸桿、氣動、液動、電動
相對應的型號： Q41F- 16Zr、Q41F-25Zr、Q41F-40Zr、Q41F-64Zr、Q41F-100Zr、Q41F-150Lb(Zr)、Q41F- 300Lb(Zr)、Q41F-600Lb(Zr)、Q341F-16Zr、Q341F-25Zr、Q341F-40Zr、Q341F-64Zr、 Q341F-100Zr、Q341F-150Lb(Zr)、Q341F-300Lb(Zr)、Q341F-600Lb(Zr)
適用介質(zhì)：耐高溫、耐強腐蝕介質(zhì)
技術規(guī)范
設計標準：GB/T12237、API6D、ASME B16.34
結構長度：GB/T12221、API6D、ASME B16.10
連接法蘭：HG、GB、JB、API、ANSI、ISO、BS、DIN、NF、JIS
試驗標準：JB/T9092、GB/T13927、API6D、API598
主體材料
閥體、閥蓋：Zr702、Zr705、R60702、R60705
球體、閥桿：Zr702、Zr705、R60702、R60705
密封圈：PTFE、RPTFE、PPL、PEEK……

2.2、壓力-溫度額定值

壓力-溫度額定值是閥門設計制造首先面臨的問題。然而在相關各標準所規(guī)范的承壓件材料及其壓力-溫度等級中，API標準規(guī)范使用ASME B16.34中規(guī)定的材料，BS標準規(guī)范使用BS1560和BS4504中規(guī)定的材料，這兩類標準中的材料均未包括鋯及鋯合金。對于鋯及鋯合金閥門，用于確定設計和使用性能選型的主體材料的壓力-溫度額定值在現(xiàn)行的國內(nèi)外標準中未作規(guī)定，其值需要根據(jù)使用材料標準規(guī)定的材料屬性計算確定。ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范材料卷提供了鋯及鋯合金鍛件在不同溫度下的強度值可用于計算確定殼體材料的壓力-溫度等級，但鑄件在不同溫度下的強度值需經(jīng)試驗確定。在計算壁厚時，應根據(jù)ASME B16.34附錄B正確選擇計算方式和ASME規(guī)定的用于設計計算的(殼體)材料的強度、許用應力值和依據(jù)醋酸裝置用鋯及鋯合金閥門使用溫度確定的材料使用溫度參考值(表1)。經(jīng)對比及計算可知，各溫度下鋯705的強度遠高于鋯702，鋯705可以獲得高于316L等不銹鋼材質(zhì)的剛性及強度。在滿足耐腐蝕要求的前提下，推薦選用該材料。

2.3、連接尺寸及參數(shù)

鋯及鋯合金閥門規(guī)格采用公稱管徑(NPS)與ASME額定級(Class)。進口裝置和國內(nèi)設計院所設計的這類閥門結構長度基本選用ASME B16.10短系列，符合API594標準的部分產(chǎn)品按該標準自身確定的結構長度。連接法蘭標準選用ASME B16.5，但在國內(nèi)外產(chǎn)品的實際工程應用中，法蘭的強度按所選材料屬性進行了校核修正，主要體現(xiàn)在法蘭厚度應厚于鋼制法蘭的標準尺寸，其他尺寸包括外徑、連接孔尺寸及密封尺寸等為保證連接標準的一致未作變動。

多年的實際應用表明，采用上述標準和部分修正*可滿足系統(tǒng)壓力管道元件連接規(guī)范化、標準化、安裝要求和使用性能要求。對于用鋯金屬所制造的閥門采用較短的結構長度和修正的法蘭厚度，平衡了節(jié)約材料與高溫系統(tǒng)需要間的關系。在國產(chǎn)化產(chǎn)品運行近3年的工程實踐證明，采用上述原則設計制造的閥門性能達到進口產(chǎn)品的水平，而合理的價格取得了較低的系統(tǒng)建設和運行維護成本。

2.4、設計要求

不同類型閥門產(chǎn)品標準中各自的設計要求諸如密封系統(tǒng)要求、防噴出閥桿、操作執(zhí)行器要求、檢查和試驗要求、銘牌標識等，鋯材閥門應同樣遵循。輸送B類流體的管道上使用軟密封球閥時應選用防(耐)火型結構的球閥。對于使用鋯材閥門的管道輸送的多為加有催化劑的醋酸介質(zhì)，尚不屬于易燃易爆流體，所以，在目前國內(nèi)裝置中所用的這兩類閥門通常無上述兩項要求。有些工藝管道因其特殊性會有防火要求，通過特殊的閥座設計(如在閥座軟密封帶內(nèi)側設計金屬密封帶等)。在中法蘭連接和閥桿密封等密封環(huán)節(jié)有柔性石墨的密封材料在閥門意外受到火燒時可有效地防止介質(zhì)在內(nèi)部和向外部泄漏。因此，可以將抗靜電和防火要求作為鋯材閥門的附加要求體現(xiàn)在其設計制造規(guī)范中。

3、材料標準
鋯及鋯合金閥門主要使用了ASTM B752、ASTM B493及ASTM B550等3類材料標準。

3.1、鑄件標準

ASTM B752為通用鑄件標準，而非用于閥門行業(yè)的專業(yè)化鑄件技術標準，同時也沒有被收錄到ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范材料卷中。因此，在使用該標準時應根據(jù)閥門使用的特點來選擇使用其中的性能指標和檢驗要求，需要時應根據(jù)使用環(huán)境和狀態(tài)進行必要的補充。該標準規(guī)定了鋯及鋯合金鑄件的級別(分為702℃、704℃及705℃級別)、熔煉工藝要求、化學成分、熱處理及補焊、表面質(zhì)量要求和標記等。在該標準的補充要求中，提出了射線探傷、液體滲透探傷、拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗及高溫等靜壓。顯然，零件的制造檢驗應包括標準中的補充部分。

高溫等靜壓(亦稱為熱等靜壓)是通過消減內(nèi)部缺陷的高溫致密化處理達到提高鑄件綜合性能的目的。高溫等靜壓后，由于晶粒發(fā)生粗化，通常其抗拉強度和屈服強度會有下降，其疲勞強度可獲得較大的提高。如果該鑄件對疲勞性能要求不是十分重要，綜合經(jīng)濟方面考慮，沒必要熱等靜壓。因此，可選擇性地應用于閥體類的承壓殼體。按照閥門檢驗標準要求，閥體需要進行1.5倍公稱壓力的強度試驗，目的在于檢驗閥體和閥蓋的致密性及包括閥體與閥蓋連接處在內(nèi)的整個殼體的耐壓能力。在這樣的檢驗條件下，應考慮是否適時地進行這些鑄件(包括閥體)的熱等靜壓處理。

3.2、鍛件標準

在ASTM B493中，規(guī)范了鋯及鋯合金鍛件的級別(分為R60702、R60704及R60705級別)、材料和制造、化學成分、拉伸性能要求、工藝和質(zhì)量等級要求、拉伸試驗規(guī)則和方法、檢驗規(guī)則及標記要求等，基本符合閥門承壓件和控壓件的制造要求。該標準正文中沒有規(guī)定具體的無損檢測要求，只是在補充要求S1條中要求能夠達到商定的內(nèi)部質(zhì)量要求。因此，作為閥門零部件生產(chǎn)時應參照GB/T 12228中鍛件級別的要求根據(jù)不同壓力確定無損探傷要求。

技術規(guī)范

試驗壓力

Zr705鋯合金美標球閥外形及連接尺寸表

 4、設計準則

4.1、標準規(guī)范

鋯材閥門設計計算準則及材料制造使用的標準為ASME規(guī)范Ⅷ卷Ⅰ壓力容器建造規(guī)則，ASME規(guī)范Ⅷ卷II壓力容器建造另一規(guī)則及ASME規(guī)范卷Ⅱ材料D篇性能等。ASME規(guī)范采用僅是對*規(guī)范的推薦使用，在實際應用時，其選擇應經(jīng)過協(xié)商。

4.2、材料使用溫度

使用上述規(guī)范，首先能夠確定所用材料的使用溫度上限，該值應低于ASME規(guī)范中的較低值，并以此確定不同閥門材料(702C/R60702、705C/R60705)的設計許用溫度上限。在使用時會發(fā)現(xiàn)材料允許使用的溫度遠遠高于工況工作溫度，但此時的許用應力值卻降到很低的值。如R60702的許用應力值由室溫時的108下降到工作溫度375℃時的35.5，而工況溫度通常為200℃以下。因此，還應根據(jù)工況溫度及合理的許用應力降低幅度來確定該領域內(nèi)閥門材料的設計許用溫度上限。當然，在不同的設計原則下該限值會有所不同(如增加壁厚和/或?qū)嶓w尺寸會使強度趨于安全從而獲得較高的許用溫度限值)。

4.3、材料許用應力

(1)承壓殼體材料

許用應力從ASME規(guī)范查取室溫值或從ASME規(guī)范取得室溫下的抗拉強度值和屈服強度值后結合閥門殼體件計算常用安全系數(shù)、斷裂應力、蠕變率和鑄造質(zhì)量系數(shù)(對鑄件而言)計算取得。在確定鑄造質(zhì)量系數(shù)時，應依據(jù)鑄造形式、*鑄件檢驗情況、關鍵截面無損檢驗情況確定，基本在0.8～0.9之間。使用規(guī)范時考慮到材料的特殊性，應檢驗所用鑄鍛件的機械性能符合規(guī)范要求。

(2)閥門其他部件材料

根據(jù)不同零件的性能要求，可以使用ASME規(guī)范常溫許用值、溫度下的大許用應力值，對于R60702也可以使用ASME規(guī)范中的抗拉強度值和屈服強度值使用自行選擇其他標準規(guī)范的安全系數(shù)計算確定室溫及溫度下的許用應力值。

(3)確定許用應力值的準則

結合安全系數(shù)、斷裂應力、蠕變率、鑄造質(zhì)量系數(shù)(對鑄件而言)及射線照相檢驗、液體滲透檢驗等要求對質(zhì)量系數(shù)的影響構成了鋯及鋯合金閥門的材料許用應力計算準則體系。在抗拉強度的安全系數(shù)為3.5、屈服強度的安全系數(shù)為1.5的情況下，許用應力在室溫～204℃的溫度區(qū)域以抗拉強度為決定性因素，在260～371℃的溫度區(qū)域以屈服強度為決定性因素。

5、相關標準
國內(nèi)工業(yè)級鋯制產(chǎn)品始于壓力容器，并制定了部分鋯材標準，如GB/T13747.1～24-1992、GB/T21183-2007以及GB/T26314-2010等，但常用于閥門設計制造的鑄件、鍛件的國家或行業(yè)標準尚未制定。盡管一些鋯材生產(chǎn)單位有相應的企業(yè)標準，但從目前的醋酸裝置設計單位所采用的閥門相關標準體系、設計制造閥門的生產(chǎn)單位的實際設計制造檢驗操作的系統(tǒng)性而言，閥門生產(chǎn)單位選擇標準體系完整的標準規(guī)范為基本依據(jù)更為適宜。盡管該標準在抗拉強度的安全系數(shù)、設計壓力上與ASME標準有差異，但在制造與焊接環(huán)境、焊接工藝、無損檢測、污染檢驗等方面較之ASME標準都有具體的規(guī)定，便于遵循和執(zhí)行。因此，借鑒該標準來控制、要求設計和制造，能夠更好地保證鋯及鋯合金閥門的質(zhì)量。

6、結語
按前述標準和要求設計制造的鋯材閥門，進行了閥體有限元分析、殼體強度壓力試驗、整體閥門抗壓及彎矩試驗、溫度交變后密封試驗等理論與實際試驗的驗證。在國內(nèi)近年來的醋酸裝置中，不同品種規(guī)格的百余臺國產(chǎn)閥門已進入實際工況使用，經(jīng)過近3年工業(yè)運行考核驗證，目前運行使用情況良好。隨著各項理論研究、試驗與驗證工作的進一步深入，不斷*設計制造標準體系，鋯材閥門國產(chǎn)化工作將進一步成熟。

訂貨須知：

一、①產(chǎn)品名稱與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設計單位選定公司的型號，請型號直接向我司銷售部訂購。

三、當使用的場合非常重要或環(huán)境比較復雜時,請您盡量提供設計圖紙和詳細參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關。產(chǎn)品所屬保溫閥門選型，感謝您訪問我們申弘閥門的如有任何疑問.您可以致電給我們,我們一定會盡心盡力為您提供優(yōu)質(zhì)的服務。如需要了解更多其它減壓閥類產(chǎn)品的信息可以點擊減壓閥查看。