Характеристики материала клапана (A216/351/352/105/182)
В статье указаны ключевые спецификации материалов ASTM для клапанов. Литой корпус клапана изготавливается путем заливки жидких металлов в формы и является обычным для клапанов диаметром более 2 дюймов. Кованый корпус клапана изготавливается ковкой и механической обработкой твердой стали. Ключевыми спецификациями для материалов корпуса литых стальных клапанов являются ASTM A216 (WCA, WCB, WCC), ASTM A352 LCB / LCC (низкотемпературный) и ASTM A351 CF8 / CF8M. ASTM A105, A350 и A182 покрывают материалы корпуса для кованых клапанов малого размера (или высокого давления).
Клапан из литой стали
Во-первых, выясним разницу между литым и кованым клапаном, даже если это может показаться очевидным: литые клапаны имеют литой корпус, кованные клапаны имеют кованый корпус. Разница касается технологии изготовления материала корпуса клапана, то есть ковки или литья стали.
Рассмотрим ключевые материалы корпуса литого клапана.
ASTM A216 WCA, WCB, WCC (Высокотемпературная углеродистая сталь)
Спецификация ASTM A216 охватывает 3 марки углеродистой стали (WCA, WCB и WCC), которые отличаются небольшими различиями в отношении химических и механических свойств. Эти марки для литых корпусов клапанов соответствуют трубам из углеродистой стали марок A53, A106, API 5L.
Стальные отливки ASTM A216 должны подвергаться термической обработке и могут быть изготовлены в отожженных или нормализованных или нормализованных и отожженных условиях. Поверхность стальных отливок не должна содержать прилипших элементов, таких как песок, трещины, горячие разрывы и другие дефекты.
| Клапаны из углеродистой стали ASTM A216 (литые), таблица материалов | ||||||||||
| ASTM A216 grade | C | Mn | P | S | Si | Cu | Ni | Cr | Mo | V |
| WCA UNS J02502 | 0,25(1) | 0,70(1) | 0,04 | 0,045 | 0,60 | 0,30 | 0,50 | 0,50 | 0,20 | 1,00 |
| WCB UNS J03002 | 0,30(2) | 1,00(2) | 0,04 | 0,045 | 0,60 | 0,30 | 0,50 | 0,50 | 0,20 | 1,00 |
| WCC UNS J02503 | 0,25(3) | 1,20(3) | 0,04 | 0,045 | 0,60 | 0,30 | 0,50 | 0,50 | 0,20 | 1,00 |
ASTM A352 LCB / LCC (Низкотемпературная углеродистая сталь)
Спецификация ASTM A352 охватывает несколько марок низкотемпературной углеродистой стали (называемой LCA, LCB, LCC, LC1, LC2, LC3, LC4, LC9, CA6NM) для литых стальных клапанов, фланцев, фитингов и других деталей, содержащих давление.
Химический состав литых клапанов А352 гр. LCA / LCB / LCC (таблица материалов клапана):
| Сталь | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | V |
| ASTM A352 LC3 | 0,15 | 0,6 | 0,65 | 3,5 | ||||
| ASTM A352 LCA | 0,25 | 0,6 | 0,7 | 0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,3 | 0,03 |
| ASTM A352 LCB | 0,3 | 0,6 | 1 | 0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,3 | 0,03 |
| ASTM A352 LCC | 0,25 | 0,6 | 1,2 | 0,5 | 0,2 | 0,5 | 0,03 |
ASTM A351 CF8 / CF8M (Нержавеющая сталь)
Спецификация ASTM A351 охватывает отливки из аустенитной стали для клапанов, фланцев, фитингов и других деталей, содержащих давление.
Наиболее распространенными классами являются ASTM A351 CF3, CF8 (SS304) и CF8M (SS316).
Сталь должна быть изготовлена методом электропечи с раздельным рафинированием или без него, таким как обезуглероживание аргоно-кислородом.
Любая литая деталь ASTM A351 должна подвергаться термической обработке с последующим охлаждением водой или быстрым охлаждением. Сталь должна соответствовать химическим и механическим требованиям, установленным в спецификации.
| Клапаны из нержавеющей стали ASTM A351, химический состав | |||||||||||||
| ASTM A351 grade | UNS | C | Mn | Si | S | P | Cr | Ni | Mo | Nb | V | N | Cu |
| CF3+CF3A | J9270 | 0,03 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 17,0-21,0 | 8,0-11,0 | 0,50 | ||||
| CF8+CF8A | J9260 | 0,08 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 8,0-11,0 | 0,50 | ||||
| CF3M+CF3MA | J9280 | 0,03 | 1,5 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 17,0-21,0 | 9,0-13,0 | 2,0-3,0 | ||||
| CF8M | J9290 | 0,08 | 1,5 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 9,0-12,0 | 2,0-3,0 | ||||
| CF3MN | J92804 | 0,03 | 1,5 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 17,0-21,0 | 9,0-13,0 | 2,0-3,0 | 0,10-0,20 | |||
| CF8C | J92710 | 0,08 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 9,0-12,0 | 0,50 | (1) | |||
| CF10 | J92950 | 0,04-0,10 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 8,0-11,0 | 0,50 | ||||
| CF10M | J92901 | 0,04-0,10 | 1,5 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 9,0-12,0 | 2,0-3,0 | ||||
| CH8 | J9340 | 0,08 | 1,5 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 22,0-26,0 | 12,0-15,0 | 0,50 | ||||
| CH10 | J93401 | 0,04-0,10 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 22,0-26,0 | 12,0-15,0 | 0,50 | ||||
| CH20 | J93402 | 0,04-0,20 | 1,5 | 2,0 | 0,040 | 0,040 | 22,0-26,0 | 12,0-15,0 | 0,50 | ||||
| CK20 | J94202 | 0,04-0.20 | 1,5 | 1,75 | 0,040 | 0,040 | 23,0-27,0 | 19,0-22,0 | 0,50 | ||||
| HK30 | J94203 | 0,25-0,35 | 1,5 | 1,75 | 0,040 | 0,040 | 23,0-27,0 | 19,0-22,0 | 0,50 | ||||
| HK40 | J94204 | 0,35-0,45 | 1,5 | 1,75 | 0,040 | 0,040 | 23,0-27,0 | 19,0-22,0 | 0,50 | ||||
| CF10MC | 0,10 | 1,5 | 1,5 | 0,040 | 0,040 | 15,0-18,0 | 13,0-16,0 | 1,70-2,25 | (2) | ||||
| CN7M | N0807 | 0,07 | 1,5 | 1,5 | 0,040 | 0,040 | 19,0-22,0 | 27,5-30,5 | 2,0-3,0 | 3,0-4,0 | |||
| CN3MN | J94651 | 0,03 | 2,0 | 1,0 | 0,010 | 0,040 | 20,0-22,0 | 23,5-25,5 | 6,0-7,0 | 0,18-0,26 | 0,75 | ||
| CE8MN | 0,08 | 1,0 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 22,5-25,5 | 8,0-11,0 | 3,0-3,5 | 0,10-0,30 | ||||
| CG-6MMN | J93790 | 0,06 | 4,0-6,0 | 1,0 | 0,030 | 0,040 | 20,5-23,5 | 11,5-13,5 | 1,50-3,0 | 0,10-0,30 | 0,10-0,30 | 0,20-0,40 | |
| CG8M | J9300 | 0,08 | 1,50 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 9,0-13,0 | 3,0-4,0 | ||||
| CF10SMnN | J92972 | 0,10 | 7,0-9,0 | 3,50-4,50 | 0,030 | 0,060 | 16,0-18,0 | 8,0-9,0 | 0,08-0,18 | ||||
| CT15C | N08151 | 0,05-0,15 | 0,15-0,50 | 0,50-1,50 | 0,030 | 0,030 | 19,0-21,0 | 31,0-33,0 | 0,50-1,50 | ||||
| CK-3MCun | J93254 | 0,025 | 1,2 | 1,0 | 0,010 | 0,045 | 19,5-20,5 | 17,5-19,5 | 6,0-7,0 | 0,18-0,24 | 0,50-1,0 | ||
| CE20n | J92802 | 0,20 | 1,50 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 23,0-26,0 | 8,0-10,0 | 0,50 | 0,08-0,20 | |||
| CG3M | J92999 | 0,03 | 1,50 | 1,50 | 0,040 | 0,040 | 18,0-21,0 | 9,0-10,0 | 3,0-4,0 | ||||
Таблица механических свойств стальных клапанов
| Минимальные механические свойства стали | Коэффициент | Приблизительное значение | ||||
| Марка литой стали по ASTM | Предел прочности (psi) | Предел текучести (psi min) | Относительное удлинение (на 2 дюйма) | Относительная деформация (%) | ||
| ASTM A216 Grade WCB | 70 000 | 36 000 | 22 | 35 | 27,9 | 137-187 |
| ASTM A352 Grade LCB | 65 000 | 35 000 | 24 | 35 | 27,9 | 137-187 |
| ASTM A217 Grade C5 | 90 000 | 60 000 | 18 | 35 | 27,4 | 241 max |
| ASTM A217 Grade WC1 | 65 000 | 35 000 | 24 | 35 | 29,9 | 215 max |
| ASTM A217 Grade WC6 | 70 000 | 40 000 | 20 | 35 | 29,9 | 215 max |
| ASTM A217 Grade WC9 | 70 000 | 40 000 | 20 | 35 | 29,9 | 241 max |
| ASTM A352 Grade LC3 | 65 000 | 40 000 | 24 | 35 | 27,9 | 137 |
| ASTM A217 Grade C12 | 90 000 | 60 000 | 18 | 35 | 27,4 | 180-240 |
| ASTM A351 Grade CF-8 | 65 000 | 28 000 | 35 | — | 28 | 140 |
| ASTM A351 Grade CF-8M | 70 000 | 30 000 | 30 | — | 28,3 | 156-170 |
| ASTM A126 Class B | 31 000 | — | — | — | — | 160-220 |
| ASTM A126 Class C | 41 000 | — | — | — | — | 160-220 |
| ASTM A395 Type 60-45-15 | 60 000 | 45 000 | 15 | — | 23-26 | 143-207 |
| ASTM A439 Type D-2B | 58 000 | 30 000 | 7 | — | — | 148-211 |
| ASTM B62 | 30 000 | 14 000 | 20 | 17 | 13,5 | 55-65* |
| ASTM B143 Alloy 1A | 40 000 | 18 000 | 20 | 20 | 15 | 75-85* |
| ASTM B147 Alloy 8A | 65 000 | 25 000 | 20 | 20 | 15,4 | 98* |
| ASTM B148 Alloy 9C | 75 000 | 30 000 | 20 | 12 | 17 | 150 |
| (Weldable Grade) | 65 000 | 32 500 | 25 | — | 23 | 120-170 |
| ASTM A494 (Hastelloy B) | 72 000 | 46 000 | 6 | — | — | — |
| ASTM A494 (Hastelloy C) | 72 000 | 46 000 | 4 | — | — | — |
| Stellite No. 6 | 121 000 | 64 000 | 1 | — | 30,4 | — |
| ASTM B211 Alloy 20911-T3 | 44 000 | 36 000 | 15 | — | 10,2 | 95 |
| ASTM B16 1/2 Hard | 45 000 | 15 000 | 7 | 50 | 14 | — |
| ASTM B21 Alloy 464 | 60 000 | 27 000 | 22 | 55 | — | — |
| AISI 12L 14 | 79 000 | 71 000 | 16 | 52 | — | 163 |
| ASTM A108 Grade 1018 | 69 000 | 48 000 | 38 | 62 | — | 143 |
| (Suitable for ASTM A193 Grade B7 bolt material) | 135 000 | 115 000 | 22 | 63 | 29,9 | 255 |
| ASTM A276 Type 302 | 85 000 | 35 000 | 60 | 70 | 28 | 150 |
| ASTM A276 Type 304 | 85 000 | 35 000 | 60 | 70 | — | 149 |
| ASTM A276 Type 316 | 80 000 | 30 000 | 60 | 70 | 28 | 149 |
| ASTM A276 Type 316L | 81 000 | 34 000 | 55 | — | — | 146 |
| ASTM A276 Type 410 | 75 000 | 40 000 | 35 | 70 | 29 | 155 |
| ASTM A461 Grade 630 | 135 000 | 105 000 | 16 | 50 | 29 | 275-345 |
| Alloy K500 (K Monel) | 100 000 | 70 000 | 35 | — | 26 | 175-260 |
| ASTM B335 (Hastelloy B) | 100 000 | 46 000 | 30 | — | — | — |
| ASTM B336 (Hastelloy C) | 100 000 | 46 000 | 20 | — | — | — |
Рекомендуемое применение (материалы литых клапанов)
В таблице приведены наиболее распространенные материалы для литых клапанов и их рекомендуемое применение:
Кованые стальные клапаны
У кованых клапанов корпус, получается путем ковки монолитных стальных блоков.
Кованые корпуса являются общими для клапанов малого диаметра (как правило, менее 2 дюймов) или для клапанов высокого давления, которые требуют чрезвычайной прочности. Кованые корпуса менее подвержены утечкам, чем литые материалы корпусов клапанов.
Спецификации ASTM A105, ASTM A350 и ASTM A182 охватывают материалы для кованых клапанов из углеродистой, низколегированной и нержавеющей стали.
Химические и механические свойства углеродных, легированных, нержавеющих кованых материалов ASTM (A105, A350, A182) проиллюстрированы в этой статье.
Рекомендуемое техническое применение
В таблице приведены наиболее распространенные материалы для кованых клапанов и их рекомендуемое обслуживание:
Марки кованого материала
Таблица соответствий материалов: Литые и кованые материалы по ASTM
| Группа материала | Марка кованой стали | Аналог марки литья |
| Углеродистая сталь | A181-Gr.1 A181-Gr.2 | |
| Умеренный, высокий темп. применение | A105-Gr.1 A105-Gr.2 | A216-WCA WCB WCC |
| Применение при холодной температуре | A350-LF1 A350-LF2 | A352-LCB, LCC |
| Углеродистая легированная сталь | ||
| Высокотемпературное применение | A182-F1 | A217-WC1 |
| Низкотемпературное применение | A352-LC1 | |
| Легированная сталь 1 / 2Cr-1 / 2Mo | A182-F2 | |
| Легированная сталь 1 / 2Cr-1 / 2Mo-1 | A217-WC4 | |
| Легированная сталь 3 / 4Cr-1 Mo-3 / 4NI | A217-WC5 | |
| Легированная сталь 1Cr-1 / 2Mo | A182-F12 | |
| Легированная сталь 1Cr-1 Mo-Vd | A404-F24 | A389-C24 |
| Легированная сталь 1-1 / 4Cr-1 / 2Mo | A182-F11 | A217-WC6 |
| Легированная сталь 1-1 / 4Cr-1 / 2Mo-Vd | A389-C23 | |
| Легированная сталь 2-1 / 4Cr-1 / 2Mo-Vd | A182-F22 | A217-WC9 |
| Легированная сталь 3Cr-1 Mo | A182-F21 | |
| Легированная сталь 5Cr-1 / 2Mo | A182-F5 | |
| Легированная сталь 5Cr-1 / 2Mo-Si | A217-Gr.C5 | |
| Легированная сталь 7Cr-1 / 2Mo | A182-F7 | |
| Легированная сталь 9Cr-1 Mo | A182-F9 | A217-Gr.C12 |
| Легированная сталь 13Cr | A182-F6 | A351-CA15 |
| Тип 304 из нержавеющей стали | ||
| Стандарт | A182-F304 | A351-Gr.CF8 CF8a |
| С низким содержанием углерода | A182-F304-L | A351-Gr.CF3 CF3a |
| Высокотемпературное применение | A182-F304-H | A351.Gr.CF10 |
| Тип 309 из нержавеющей стали | ||
| Тип 310 из нержавеющей стали | A182-F310 | |
| Тип 316 из нержавеющей стали | ||
| Стандарт | A182-F316 | A351-Gr.CF8M |
| С низким содержанием углерода | A182-F316-L | A351-Gr.CF3M |
| Высокотемпературное применение | A182-F316-H | A351.Gr.CF10 |
| Тип 317 из нержавеющей стали | A403-WP317 | |
| Тип 321 из нержавеющей стали | ||
| Стандарт | A182-F321 | |
| Высокотемпературное применение | A182-F321-H | |
| Тип 347 из нержавеющей стали | ||
| Стандарт | A182-F347 | |
| Высокотемпературное применение | A182-F347-H | A351-Gr.CF8C |
| Тип 348 из нержавеющей стали | ||
| Стандарт | A182-F348 | |
| Высокотемпературное применение | A182-F348-H | |
| Сплав 20 Ni-8 Cr | A182-F10 | |
| 2 Никелевая легированная сталь | ||
| Низкотемпературное применение | A352-LC2 |
Затвор клапана
Затвор клапана включает в себя, как правило, диск / плунжер, шток, клетку, седло, прокладки и уплотнение (конфигурация затвора зависит от типа клапана). Таблица затвора по API 600 отражает типичные комбинации с обычным номером (например, Затвор 8).
Спецификация API 600 обозначает некоторые типичные комбинации материалов затвораа клапана с номером затвор API № 1, затвор № 2 и т. Д.).
Выбор правильной комбинации материалов отделки затвора является одним из наиболее важных решений для правильной настройки клапанов.
Принципы обозначения сталей в AISI, ASTM, UNS (США)
Системы маркировки сталей в США. AISI, UNS, ASTM.
Системы обозначений, используемые той или иной организацией, вытекают из их исторического развития, а также развития связанных с ними отраслей промышленности. Рассмотрим наиболее популярные системы обозначений сталей, используемые в США.
Система обозначений AISI.
Так сталь 1045 относится к группе 10ХХ качественных конструкционных сталей (несульфинированных с содержанием Mn менее 1%) и содержанием углерода около 0,45%
Таблица. Обозначения углеродистых и легированных сталей в системе AISI.
| 10ХХ | Нересульфированные: Mn менее 1% | ||||||||||
| 11ХХ | Ресульфированные | ||||||||||
| 12ХХ | Рефосфорированные и ресульфированные | ||||||||||
| 15ХХ | Нересульфированные: Mn более 1% | ||||||||||
| Таблица. Обозначения корозионно-стойких сталей по AISI и UNS.
| |||||||||||





