阀门基本知识

阀门概念：阀门是流体输送系统中的控制部件，具有导流、截流、调节、节流、防止倒流、分流或溢流卸载等功能。

阀门原理：依靠驱动或自动机构使启闭件做升降、滑移、旋摆或回转运动，从而改变其流道面积的大小以实现其控制功能。

1．阀门的分类

1.1       按阀门的用途分

a)      截断用：截断管路中介质。如：闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、蝶阀等

b)      止回用：防止介质倒流。如：止回阀

c)      调节用：调节压力和流量。如：调节阀、减压阀、节流阀、蝶阀、V形开口球阀、平衡阀等

d)      分配用：改变管路中介质流向，分配介质。如：分配阀、三通或四通球阀、旋塞阀等

e)      n全用：用于超压安全保护。如：安全阀、溢流阀。

f)        其它特殊用途：如蒸汽疏水阀、空气疏水阀、排污阀、放空阀、呼吸阀、排渣阀、温度调节阀等。

1.2       按驱动形式分

a)      自动阀门:靠介质本身的能力而动作。

b)      驱动阀门:包括手动、电动、气动、液动等

1.3       按压力分

a)      真空阀：小于标准大气压

b)      低压阀门：PN≤1.6MPa

c)      中压阀门：PN2.5~6.4MPa

d)      高压阀门：PN10.0~80.0MPa

e)      超高压阀冢篜N≥100Mpa

1.4       按工作温度分

a)      超低温阀：t<100°C

b)      低温阀：-100°C≤t≤-40°C

c)      常温阀：-40°C

d)      中温阀：120°C

e)      高温阀：t>450°C

1.5按通用分类

闸阀(gate)：闸板由阀杆带动，沿阀座密封面做升降运动的阀门

流阻小，启闭&小，开启时间长

按阀杆分：明杆闸阀(outside screw-and-yoke: OS&Y)

暗杆闸阀(non rising stem: NRS)

按闸板分：平板闸阀parallel gate（单平板single gate、双平板double-disc parallel gate）

楔式闸阀wedge gate（单闸板one-piece wedge、双闸          板split wedge）

弹性闸板flexible wedge、刚性闸板solid wedge

按中法兰分：螺栓连接阀盖(bolted bonnet: B.B)

压力密封阀盖(pressure seal bonnet)

螺纹焊接阀盖(screw-welded bonnet)

截止阀(globe):阀瓣由阀杆带动，沿阀座密封面轴线做升降运动的阀门

工作行程小，启闭时间短，流阻大，启闭力大

按阀杆分：外螺纹截止阀、下螺纹截止阀

按流道分：直通式截止阀、角式截止阀(angle globe)、三通截止阀(three-way)，Y型截止阀(Y-type)

按阀瓣分：锥面密封(plug)、球面密封(ball)、抛物线型(parabolic)、平面密封(plain)、刀型密封、

V型、针型截止阀(needle)、柱塞式截止阀

按中法兰分：螺栓连接阀盖、压力密封阀盖、螺纹焊接阀盖

止回阀(check)：阀瓣借介质作用力，自动阻止介质逆流的阀门

介质单向流动

按结构形式分：旋启式止回阀(swing check)

升降式止回阀(piston,lift-check)

蝶式止回阀(butterfly check, dual-plate wafer-type check)

对夹式止回阀(wafer check)

球阀(ball)：球体绕垂直于通路的轴线旋转的阀门

流阻小，使用温度不高，节流性差

按结构形式分：浮动球阀(floating ball)、固定球阀(trunnion mounted ball)

按中腔结构分：一片式球阀(one piece)、两片式球阀(two piece,side entry)、三片式球阀(three piece)、上装式球阀(top entry trunnion mounted ball)

蝶阀(butterfly)：蝶板绕固定轴旋转的阀门

启闭力小，流阻小，调节性能好，使用压 和温度范围小

按结构形式分：中心蝶阀(center-line)、单偏心蝶阀(single-offset)、双偏心蝶阀(double-offset,double eccentric)、三偏心蝶阀(triple-offset,triple eccentric)

按连接形式分：对夹式蝶阀(wafer type)、法兰式蝶阀(flange type)、支耳式蝶阀(lug type)、焊接式蝶阀(welded type)

1.6 特殊阀门

波纹管阀门(Bellow seal valve）

夹套阀门(Jacket valve)

低温阀门(Cryogenic valve)

低泄漏阀门(Low emission)

加长杆阀门(Extend spindle valve)

2.      阀门的主要性能参数

2.1美标阀门

口径（SIZE）：1/2~36”

磅级（CLASS）：150~2500LB

工作压力、工作温度与公称压力的关系：

ASTM A216 WCB    工作压力（psi）         1psi=0.006895MPa

阀门的试验压力：根据ASME B16.34规定，壳体强度试验压力按1.5倍的工作压力并圆整到下一个25PSI，水密封试验压力按1.1倍的工作压力，气密封试验压力按0.6Mpa

2.2 GB阀门

公称通径：DN15~900 mm

公称压力：PN1.0 PN1.6 PN2.5 PN4.0 PN6.4 PN10.0 PN16.0 MPa

2.3 DIN阀门

公称通径：DN15~900 mm

公称压力：PN10 PN16 PN25 PN40 PN64 PN100 PN160 bar

2.4 JIS K级制阀门

公称通径：DN15~900 mm

公称压力：JIS 10K 20K 30K 40K 63K

2.5 各国阀门标准比较

a）             结构长度

GB阀门采用了DIN阀门的结构长度和ANSI标准的结构长度

GB阀门结构长度短型一般对应ANSI标准的结构长度

GB阀门结构长度长型一般对应DIN阀门的结汲ざ

JIS K级制阀门结构长度一般对应于美标结构长度

10K采用150LB 20K采用300LB 30K采用600LB

b） 法兰

GB9113法兰，HG20595法兰和DIN2501标法兰一般相同，仅法兰厚度和法兰密封面凸台有一些不同

3设计

3.1    设计标准

ASME B16.34 法兰端、对接焊端和螺纹端阀门

API 600法兰端和对接焊端钢制闸阀

API 602法兰端、螺纹端、焊接端和加长阀体连接端紧凑型闸阀

API 603 150LB耐蚀铸钢法兰端闸阀

API 6D 管线阀

门（&阀、旋塞阀、球阀和止回阀）

BS 1868钢制止回阀

BS 1873钢制截止阀和截止止回阀

BS 5351钢制球阀

MSS SP

DIN

JIS/JPI

NF

3.1    连接形式

结构长度：ASME B16.10

端法兰： ASME B16.5

对焊端： ASME B16.25（钢管按ASME B36.10）

连接形式有以下常用几种：

FF——Flat Face平面法兰连接（150LB常用）

RF——Raised Face凸面法兰连接

RTJ——Ring Joint榫槽式连接（梯形槽）

SW——Socket welding承插式连接

BW长型——Butt-Welding 对焊端长型连接

BW短型——Butt-Welding 对焊端短型连接

NPT——NPT螺纹连接

WAFER——对g式连接

3.2阀盖连接形式

a) 螺栓连接阀盖（Bonnet Bolted 简称B.B.）

FF——Flat Face平面法兰连接（150LB常用）

RF——Raised Face凹凸面法兰连接

RTJ——Ring Joint榫槽式连接（梯形槽）

b) 压力密封连接(Pressure Seal简称P.S.)

c) 螺纹连接（三角或梯形螺纹）

3.3阀座型式

a) 分离阀座（Separate Seat Ring）

焊接(Welded Seat Ring)

螺纹(Threaded Seat Ring)

胀接(Rolled Seat Ring)

压入(Pressed Seat Ring)

b) 本体阀座（Integral Seat Ring）

3.4驱动型式

a) 手轮、手柄（Handwheel, Wrench,Lever）

b) 齿轮驱动

伞齿轮驱动（多回转）Bevel Gear Operated

蜗轮驱动（部分回转）Worm Gear Operated

c) 电动（Electric Actuator）

d) 气动（Pneumatic Actuator）

e) 液动（Hydrauric Actuator）

f) 光阀杆（Bare Stem）

3.5材料

3.5.1 主体材料   

3.5.1.1 灰铸铁

适用于工作温度-15~200°C，压力PN≤1.6MPa，适用介质为水、煤气。

3.5.1.2 黑心可锻铸铁

适用于工作温度-15~300°C，压力PN≤2.5MPa，适用介质为水、海水、煤气、氨。

3.5.1.3 球墨铸铁

适用于工作温度-30~350°C，压力PN≤4.0MPa，适用介质为水、海水、蒸汽空气、煤气、油品。

3.5.1.4 钛合金

适用各种强腐蚀性介质

3.5.1.5 铸造铜合金

适用于工作温度-273~200之间氧气管路和海水管路

3.5.1.6 塑料、陶瓷

属非金属材料，其最大特点是耐腐蚀性强，甚至有金属材料所不具备的特点，τ糜谘沽PN≤1.6Mpa，工作温度≤60°C的腐蚀性介质，无毒塑料可用于给水工业。

常用ASTM材料

3.5.2 内件材料

内件（Trim）：阀瓣密封面、阀座密封面、阀杆（销轴）、上密封座及与      介质接触的小零件。

常用内件材料列表

阀门常用内件材料及使用温度

阀门常用密封面材料及适用介质

3.5.3 螺栓、螺母材料

常用螺栓螺母材料

4 密封件

a)      填料

阀门用填料一般常用石墨和PTFE填料

石墨填料可分为编织填料和成型填料

成型石墨圈              -250~650°C

夹不锈钢丝编织柔性石墨 -250~650°C

四氟乙烯浸石墨          -200~280°C

低泄漏石

墨组合填料      -250~650°C

PTFE                   -200~200°C

b)      中腔垫片

PTFE板

石墨板

强力石墨垫

含石墨不锈钢缠绕垫

含PTFE不锈钢缠绕垫

RTJ金属垫

压力密封金属密封环

c)      O形圈

NBR            -30~121°C

EPDM           -45~120°C

VITON A        -30~204°C

VITON B        -30~204°C

VITON AED（anti explosion decompression） -30~204°C 高压,小分子如：CO2

HNBR（HSN）   -30~180°C

d)      软密封阀座

PTFE           -200~200°C

PCTFE          -250~150°C

NYLON 1010        ~120°C

NYLON PA12    -50~120°C

DEVLON V      -100~150°C

PEEK           -100~260°C

对位聚苯(聚苯撑)(Polyphenylene)    ~400°C（扬中市扬子塑料厂）

e)      软密封材料使用介质及温度

a: Low acrylonitrile 可用于-45°C

1：优    2：良     3：一般       4：不推荐

5. 蝶阀材料及允许压力

5．1 灰铸铁（ASTM A216-B）

125LB 2~12”法兰允许工作压力200psi（1.4Mpa）最高不超过1.6Mpa；

14~48” 法兰允许工作压力150psi（1.0Mpa）;

PTFE阀b允许工作压力125psi（0.86Mpa）

5．2 球墨铸铁

150LB 法兰最高许用压力250psi

6.           NACE阀门材料

常用主体材料：碳钢、不锈钢

常用内件材料：CR13、304、316

材料硬度≤22HRC

对于CR13热处理淬火+二次回火≤22HRC

17-4PH固溶淬火，二次时效≤33HRC

焊接所有母材、热影响区、焊缝硬度≤22HRC

焊条含镍<0.1%

A105硬度≤187HB

7．低温-46°C用材料

主体材料：LCB、LCC、LF2

内件材料：304、316    （F6a不常用，低于-29°C应做冲击试验）

8．低温-196°C用材料

主体材料：CF8、CF8M、304、316

内件材料：304、316

密封面：双面钴基防止擦伤

9.           高温阀用材料

主体材料：WC6、WC9、C5、C12

内件材料：1Cr13（在454°C以上的许用应力不如F304、F316）、ASTM A638 660（0Cr15Ni25Ti2MoAlVB）、20Cr1Mo1V1A

常用密封面材料：双面钴基防止擦伤

10. 不锈钢材料性能对比