阀体和阀盖最常用的材料

在阀门设计和选择过程中，材料的选择至关重要，因为它直接影响阀门的性能和寿命。不同的工况条件要求不同的材料。本文将介绍几种常见的阀体材料及其适用范围，帮助读者更好地理解和选择合适的材料。

有多种材料可供选择，以满足阀门在不同工况条件下的需求。在选择材料时，应将其与部件的功能联系起来。例如，阀体（阀体和阀盖）的材料可能与阀杆（关闭件、阀座和阀杆）的材料不同，这样可以实现最佳的经济寿命和性能。本文将重点介绍阀体和阀盖最常用的材料，包括青铜、铸铁和不锈钢。

1、青铜

青铜是工业阀门中最常用的材料之一，特别是对于中小型阀门，阀门尺寸不超过 100 毫米。

青铜通常是由铜、锡、铅和锌组成的合金。如果需要无锌青铜，必须特别指定。青铜的优点包括：

物理强度：具有良好的机械性能。

结构稳定性：在多种工况下保持稳定。

耐腐蚀性：对许多常见化学物质具有优异的耐腐蚀性。

青铜阀门主要用于温度相对较低的场合，但某些等级的青铜阀门也能在高达280°C的温度下使用。此外，由于大多数铜合金都具有在极低温度下不脆化的特性，青铜在极低温度下（如液氧和氮气等环境，温度低于-180°C）表现出色，因此常用于低温应用。

2、铸铁

铸铁阀门因其成本优势而在各种工业领域广泛应用。铸铁阀门通常用于水、蒸汽、石油和天然气服务，同时也适用于处理化学品、染料、油漆、纺织品等。铸铁阀门的工作温度范围通常从环境温度到220°C左右。

球墨铸铁（球状石墨铸铁）是一种改进的铸铁材料，其中石墨呈球状或球形，而非片状。这种结构使其机械性能优于普通灰铸铁，因此球墨铸铁阀门可用于更高的工作压力。

3、不锈钢

不锈钢是另一种广泛使用的阀体材料，特别是在高温、低温和高腐蚀性环境中。常见的不锈钢类型包括：

18-8奥氏体不锈钢：含铬约18%和镍约8%，适用于高温和零度以下的工况。在基本型18-8奥氏体不锈钢中添加钼和少量增加镍，可显著提高其耐腐蚀性能。

18-10-3Mo不锈钢：在18-8不锈钢基础上添加钼和镍，提高了耐腐蚀性能，广泛用于化学工业（如醋酸、硝酸、碱、漂白溶液、食品生产、果汁、亚硫酸、鞣革液等应用生产工况）。

18-10-Nb不锈钢：通过添加铌进一步改良，适用于高达800°C的高温工况。

奥氏体不锈钢在极低温度下也不会脆化，因此适用于处理液化气，如天然气、甲烷、氧气和氮气。

特种不锈钢

当标准不锈钢无法满足苛刻的使用条件时，高合金不锈钢成为首选。常见的高合金不锈钢包括：

20合金：含约29%的镍和20%的铬，添加钼和铜，具有极强的耐硫酸性，适用于处理磷酸和醋酸等化学物质。

4、塑料和弹性体

这些材料的机械性能和工作温度范围不如大多数金属，但如果选择和设计得当，在许多应用中这并不是一个严重的缺点。

常用的塑料材料包括：

聚氯乙烯（PVC）：适用于温度不超过60°C的应用。

氯化聚氯乙烯（CPVC）：适用于温度可达95°C的应用。

聚丙烯：适用于温度可达110°C的应用。

聚偏氟乙烯（PVDF）：适用于温度可达150°C的应用。

这些材料具有出色的耐各种化学品的性能，许多化合物已被批准用于食品。塑料阀门通常为球阀、旋塞阀或隔膜阀，可通过溶剂焊接、熔焊、螺纹或法兰接头连接。

阀盖、手轮和阀轴等某些阀门结构部件使用了各种塑料，以下是较常用的材料：聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚苯醚、缩醛。

其中许多材料都具有良好的拉伸强度和韧性，添加玻璃纤维等填充物还可增强其性能。塑料的使用通常仅限于相对较小的阀门部件，不包括涉及极端温度的应用。

塑料可用于阀体内衬，以保持阀门的全部工作压力，并利用塑料的耐腐蚀性和耐温性能。衬里通常模塑在阀体上，而阀体本身则构成模塑工具的外部部分。

塑料衬里适用于多种不同类型的阀门，包括蝶阀、隔膜阀、球阀和旋塞阀。

阀体塑料衬里通常仅限于那些具有最佳全面耐化学性的材料。主要使用以下材料：

聚丙烯（PP）：使用温度范围-20°C～120°C，某些改性聚丙烯甚至可在更高温度下工作，适用于非氧化性酸、碱和盐类溶液，成本低，易于加工。

聚偏二氟乙烯（PVDF）：使用温度范围-40°C～150°C之间稳定工作，某些改性PVDF甚至可在更高温度下工作，适用于强腐蚀性介质和高温环境，耐温性和机械性能优异。

氟化乙烯丙烯（FEP）：使用温度范围-200°C～200°C，适用于强腐蚀性介质和高温环境，具有良好的透明度，但成本较高。

乙烯四氟乙烯（ETFE）：使用温度范围-80°C至150°C，某些改性ETFE甚至可以在更高温度下工作，适用于强腐蚀性介质和高温环境，机械性能优异，但成本较高。

全氟烷氧基（PFA）：温度范围-200°C至260°C，适用于强腐蚀性介质和高温环境，具有良好的透明度，但成本较高。

含氟聚合物可耐受多种化学物质，其温度上限可高达200 °C。弹性体在很大程度上也用于阀体衬里。这些衬里的成型方法与塑料基本相同，但一种常见的应用方法，尤其是大型阀门的应用方法，是将弹性体薄片 “量身定制 ”到阀体内部。

使用这种方法的弹性体种类繁多，最适用于多种化学服务，并具有良好的耐磨性。常用的材料有：天然橡胶、苯乙烯橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶。

塑料和弹性体可用作阀门涂料，用于装饰和防腐蚀。这些涂层采用喷涂或浸涂技术。在外部表面，环氧树脂和尼龙涂层具有良好的外观和耐腐蚀性。这些材料也可用于阀门内表面，但为了获得更好的耐腐蚀性，可使用含氟聚合物涂层，如聚偏二氟乙烯（PVDF）和三氟氯乙烯（ECTFE）。上述许多弹性体都是用适当的溶剂以涂料的形式涂在阀门部件上的。

虽然这些涂层的厚度有限，但可连续涂敷，并可实现高度防腐蚀保护。可以看出，有大量塑料和弹性材料可通过所述方法用于阀门制造。

选择合适的阀体材料是确保阀门在特定工况下高效运行的关键。青铜、铸铁和不锈钢是最常用的材料，各有其独特的优点和适用范围。塑料和弹性体在需要耐腐蚀性和清洁度的应用中也表现出色。在选择材料时，应综合考虑工况条件、成本和制造商的建议。