Выбор материала клапана является одним из наиболее важных решений при покупке промышленной арматуры. Клапан правильного размера и класса давления все равно может выйти из строя, если материал корпуса, материал трима, материал седла или материал уплотнения не подходит для среды, давления, температуры или коррозионной среды.
Промышленные клапаны используются в водоподготовке, очистке сточных вод, химической обработке, нефти и газе, электростанциях, паровых системах, шламовых системах, горнодобывающей промышленности, морских системах, системах отопления, вентиляции и кондиционирования, пищевой промышленности и общепромышленных трубопроводах. Каждая услуга имеет разные требования к материалам. Клапан из углеродистой стали может хорошо работать при работе с нефтью или паром, но может не подходить для морской воды или сильной кислоты. Седло из EPDM может подходить для воды, но не для многих масел и углеводородов.
В этом руководстве объясняется, как выбирать материалы корпуса клапана, материалы трима, седла, материалы уплотнений и сопутствующие компоненты для различных промышленных применений. Покупатели также могут ознакомиться с Vcore Valve. ассортимент промышленной арматуры для шаровых кранов, задвижек, шаровых кранов, дроссельных заслонок, обратных клапанов, регулирующих клапанов и футерованных клапанов.
Почему выбор материала клапана имеет значение
Материалы клапанов напрямую влияют на характеристики давления, коррозионную стойкость, температурные характеристики, характеристики утечки, срок службы и безопасность проекта. Неправильный выбор материала может вызвать коррозию, растрескивание, вздутие седла, утечку, эрозию, заклинивание штока, выход из строя прокладки или преждевременную замену клапана.
Для покупателей B2B выбор материала не должен основываться только на цене. Правильный выбор материала зависит от фактических условий эксплуатации, включая состав среды, концентрацию, температуру, давление, скорость потока, содержание твердых частиц, уровень хлоридов, кислотность, щелочность и необходимую документацию.
Выбор материала клапана влияет на:
- Прочность, выдерживающая давление
- Коррозионная стойкость
- Температурная устойчивость
- Характеристики утечки седла
- Прочность штока и обрезки
- Устойчивость к истиранию или эрозии
- Частота технического обслуживания
- Утверждение проекта и отслеживание материалов
Материалы главного клапана, которые следует проверить покупателям
Полная проверка материала клапана должна включать не только проверку корпуса клапана. Корпус, крышка, диск, шар, шток, седло, уплотнение, прокладка, пружина, болты и футеровка могут контактировать со средой или нести механическую нагрузку.
| Часть клапана | Материальная важность | Примечания покупателя |
|---|---|---|
| Кузов/капот | Детали, находящиеся под давлением | Должно соответствовать давлению, температуре, риску коррозии и стандартам. |
| Шар/Диск/Заглушка/Ворота | Основной запорный элемент | Непосредственно подвергается воздействию среды; устойчивость к коррозии и износу важны |
| Стебель | Передаёт рабочий крутящий момент или движение | Должен противостоять коррозии, изгибу, крутящей нагрузке и истиранию. |
| Сиденье | Основной интерфейс уплотнения | Определяет утечку, температурный диапазон, химическую совместимость и крутящий момент. |
| Уплотнения / уплотнительные кольца | Предотвращение утечек вокруг соединений штока и корпуса. | Необходимо проверить совместимость эластомера или ПТФЭ. |
| Прокладка | Уплотняет корпус, крышку и фланцевые соединения. | Должно соответствовать давлению, температуре, среде и типу фланца. |
| Болтовые соединения | Поддерживает прочность суставов, находящихся под давлением | Должен соответствовать классу давления, температуре, коррозионной среде и стандарту. |
| Весна | Используется в обратных клапанах и предохранительных компонентах. | Пружинный материал имеет решающее значение при эксплуатации в агрессивных средах, морской воде и при высоких циклах эксплуатации. |
Распространенные материалы корпуса клапана
Чугун
Чугун обычно используется в системах водоснабжения низкого давления, системах отопления, вентиляции и кондиционирования, дренажных и общих коммунальных системах. Он экономичен и широко доступен, но имеет ограниченную стойкость к давлению, ударам и коррозии по сравнению с ковким чугуном, углеродистой сталью или нержавеющей сталью.
Чугунные клапаны обычно не выбираются для тяжелых промышленных условий эксплуатации, высокого давления, сильной коррозии, термического удара или критически важных применений в нефтегазовой отрасли.
Ковкий чугун
Ковкий чугун имеет лучшую прочность и вязкость, чем серый чугун. Он широко используется в водоочистке, сточных водах, противопожарной защите, системах отопления, вентиляции и кондиционирования, ирригации и инженерных трубопроводах.
Дроссельные клапаны из ковкого чугуна, обратные клапаны и задвижки широко распространены в системах водоснабжения. В случае агрессивной или абразивной воды следует тщательно проверить покрытие, футеровку, материал диска и материал седла.
Углеродистая сталь WCB
WCB — один из наиболее распространенных материалов для литых клапанов из углеродистой стали для промышленного применения. Он используется в нефтяных, газовых, паровых, водных, энергетических, нефтехимических и общих технологических системах, где коррозия не является серьезной.
Клапаны WCB часто выбираются для работы при среднем и высоком давлении, но для них может потребоваться покрытие, припуск на коррозию или использование других материалов при использовании в агрессивных средах, при низких температурах или в средах с высоким содержанием хлоридов.
LCB из низкотемпературной углеродистой стали
LCB обычно используется, когда требуется низкотемпературная вязкость. Его часто рассматривают для низкотемпературных применений с нефтью, газом, сжиженным нефтяным газом и в технологических процессах, где стандартный WCB может оказаться непригодным.
Покупатели должны подтвердить требуемую минимальную расчетную температуру, требования к испытаниям на удар и спецификацию проектного материала, прежде чем выбирать LCB.
Нержавеющая сталь CF8 и CF8M
CF8 представляет собой литой материал из нержавеющей стали, который в целом сравним с нержавеющей сталью 304. CF8M представляет собой литой материал из нержавеющей стали, который в целом сравним с нержавеющей сталью 316 и содержит молибден для лучшей коррозионной стойкости во многих средах.
CF8M часто предпочтительнее CF8 при химической обработке, воздействии морской воды, хлоридсодержащей воде и более агрессивных средах. Однако CF8M не является универсальным решением для всех кислот, хлоридов или агрессивных химических сред.
Кованая нержавеющая сталь F304 и F316
F304 и F316 — распространенные кованые материалы из нержавеющей стали. Они часто используются в клапанах из кованой стали, малогабаритных клапанах высокого давления, контрольно-измерительных клапанах и в технологических процессах, требующих большей целостности материала.
F316 обычно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, чем F304, в хлоридсодержащих и химических средах, но при окончательном выборе всегда следует учитывать фактическую концентрацию и температуру среды.
Легированная сталь WC6 и WC9
WC6 и WC9 представляют собой литые материалы из легированной стали, обычно используемые в высокотемпературных условиях, особенно в паровых, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах и термических процессах.
WC6 часто используется для эксплуатации в условиях умеренных высоких температур, тогда как WC9 выбирается для более высоких температурных диапазонов в зависимости от конструкции и требований стандартов. Покупатели должны подтвердить температуру, давление, сопротивление ползучести и применимый стандарт материала.
Дуплексная и супердуплексная нержавеющая сталь
Дуплексная нержавеющая сталь обеспечивает более высокую прочность и лучшую устойчивость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением, чем многие аустенитные нержавеющие стали. Его часто выбирают для морской воды, морской воды, опреснения, морской воды и химической обработки с высоким содержанием хлоридов.
Супердуплексная нержавеющая сталь используется в более суровых условиях хлорида и коррозии. Эти материалы более дорогие, но они могут снизить риск отказа в суровых условиях эксплуатации, когда нержавеющей стали 316 недостаточно.
Бронза и латунь
Бронзовые и латунные клапаны обычно используются в водном, морском, малом коммунальном хозяйстве и в некоторых системах отопления, вентиляции и кондиционирования. Бронза обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем латунь, во многих морских и водных системах, но следует проверить точный сплав и местные правила.
Для промышленных проектов бронза или латунь обычно выбираются для конкретных условий эксплуатации, а не для общих технологических процессов, работающих в тяжелых условиях.
Материалы клапанов с футеровкой
В клапанах с футеровкой используется основной материал корпуса, такой как ковкий чугун, углеродистая сталь или литая сталь, с внутренней футеровкой, такой как ПТФЭ, ПФА, резина или другие материалы футеровки. Футеровка защищает корпус клапана от агрессивных или абразивных сред.
Клапаны с футеровкой широко распространены в химической промышленности, трубопроводах для кислот и щелочей, шламовых системах, сточных водах и в коррозионно-активных средах. Покупатели также могут ознакомиться с Vcore Valve. диапазон клапанов с резиновой футеровкой для коррозийных и абразивных применений.
Сравнительная таблица материалов корпуса клапана
| Материал | Типичное использование | Основная сила | Основное ограничение |
|---|---|---|---|
| Чугун | Вода низкого давления, ОВиК, канализация | Экономичный | Ограниченное давление, воздействие и возможность эксплуатации в тяжелых условиях |
| Ковкий чугун | Водоочистка, сточные воды, противопожарная защита | Прочность выше, чем у чугуна. | Требуется покрытие или футеровка в условиях коррозионной эксплуатации. |
| WCB Углеродистая сталь | Нефть, газ, пар, энергетика, общая промышленность | Сильный и широко используемый | Не идеален для сильной коррозии или эксплуатации при низких температурах без проверки. |
| LCB Низкотемпературная углеродистая сталь | Низкотемпературная нефть, газ, сжиженный нефтяной газ, технологический сервис | Улучшенная низкотемпературная вязкость | Более конкретные требования к приложению |
| Нержавеющая сталь CF8 | Вода, мягкие химикаты, чистые технологические услуги | Общая стойкость нержавеющей стали к коррозии | Менее устойчив к коррозии, чем CF8M, во многих сферах применения хлоридов. |
| Нержавеющая сталь CF8M | Химические вещества, воздействие морской воды, хлоридсодержащая вода | Лучшая коррозионная стойкость, чем у CF8, во многих сферах применения. | Не подходит для всех агрессивных кислот или условий с высоким содержанием хлора. |
| Легированная сталь WC6/WC9 | Высокотемпературный пар и энергетические услуги | Высокотемпературная прочность | Требуется тщательная температура и стандартная проверка. |
| Дуплекс/Супер Дуплекс | Морская вода, морская вода, опреснение, обслуживание хлоридов | Высокая стойкость к хлоридной коррозии и прочность | Более высокая стоимость и более строгий производственный контроль. |
| ПТФЭ/резиновая подкладка | Химические вещества, кислоты, щелочи, шламы, агрессивная вода | Защищает тело от контакта со средствами массовой информации | Необходимо проверить температуру футеровки, давление, вакуум и механические пределы. |
Выбор материала трима клапана
Под тримом клапана обычно подразумеваются внутренние детали, которые контактируют со средой и контролируют поток или уплотнение. В зависимости от типа клапана трим может включать шток, седло, диск, шар, плунжер, затвор, кольцо седла, втулку, пружину или направляющую часть.
В некоторых случаях материал отделки может быть более важным, чем материал корпуса. Например, корпус из углеродистой стали с отделкой из нержавеющей стали может подойти для некоторых систем водоснабжения или нефтепереработки. Но при работе с агрессивными химическими веществами необходимо проверять все смачиваемые детали, а не только корпус.
Общие рекомендации по материалам отделки:
- Коррозионная стойкость к среде
- Твердость и износостойкость
- Сопротивление истиранию между штоком и втулкой
- Совместимость уплотнений седла
- Температурная устойчивость
- Устойчивость к ударам и эрозии
- Совместимость с покрытием, футеровкой или наплавкой
Выбор материала седла клапана
Седло клапана является основным уплотнительным элементом. Выбор материала седла влияет на характеристики утечки, рабочий крутящий момент, диапазон температур, химическую совместимость, номинальное давление и срок службы.
| Материал сиденья | Общее использование | Важные примечания для покупателя |
|---|---|---|
| ЭПДМ | Вода, сточные воды, охлаждающая вода, отдельные химикаты | Хорошо подходит для многих услуг, связанных с водой; не подходит для многих масел и углеводородов |
| НБР | Водонефтяные смеси, нефтесодержащие сточные воды, коммунальные услуги | Лучшая маслостойкость, чем у EPDM; необходимо проверить температурные и химические пределы. |
| ФКМ | Масла, топливо, некоторые химикаты, работа с высокотемпературными эластомерами. | Хорошая химическая стойкость в отдельных сферах применения, но не универсальна для всех сред. |
| ПТФЭ | Химическая служба, агрессивные среды, уплотнения с низким коэффициентом трения | Сильная химическая стойкость, но ограничения давления, температуры и деформации имеют значение. |
| PPL/Усиленный ПТФЭ | Седла шаровых кранов для более высоких температур и некоторые технологические услуги | В некоторых случаях более высокая термостойкость, чем у стандартного ПТФЭ. |
| Металлическое сиденье | Пар, высокая температура, абразивные или тяжелые условия эксплуатации | Используется там, где мягкие сиденья не подходят; класс утечки и качество обработки имеют важное значение |
| Графит | Высокотемпературная герметизация и упаковка | Обычно применяется в паровых, пожаробезопасных и высокотемпературных системах. |
Выбор материала по среде
Вода и сточные воды
Для чистой воды, охлаждающей воды и общего водоснабжения обычно используются ковкий чугун, углеродистая сталь, нержавеющая сталь, седла из EPDM, а также конструкции с покрытием или футеровкой. В отношении сточных вод следует тщательно проанализировать наличие твердых частиц, коррозии и долговечности покрытия.
Поворотные заслонки, обратные клапаны, задвижки и клапаны с резиновой футеровкой широко распространены в системах водоснабжения. Для выбора дроссельной заслонки покупатели также могут просмотреть Vcore Valve. категория дроссельной заслонки.
Нефть и газ
В нефтегазовой отрасли часто используются углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь и специальные материалы отделки в зависимости от давления, температуры, кислой среды, требований пожаробезопасности и стандартов проекта.
Материалы для мягких сидений следует выбирать тщательно. EPDM, как правило, не подходит для многих операций с нефтью и углеводородами. В зависимости от конкретной среды могут потребоваться NBR, FKM, PTFE, металлические седла или специальные материалы.
Химическая обработка
Химическая служба требует тщательной проверки совместимости материалов. В зависимости от химической концентрации, температуры и давления могут потребоваться нержавеющая сталь, CF8M, футеровка из ПТФЭ, футеровка из PFA, резиновая футеровка, легированные материалы и специальные материалы седла.
Для химических применений покупатели могут прочитать наше руководство по промышленные клапаны для химической обработки.
Пар и высокая температура
Для работы в паровых и высокотемпературных условиях часто требуется углеродистая сталь, легированная сталь, такая как WC6 или WC9, трим из нержавеющей стали, графитовая набивка, спирально-навитые прокладки и металлические седла. Резиновые сиденья, как правило, не подходят для высокотемпературного пара.
Перед заказом покупатели должны подтвердить расчетную температуру, класс давления, материал прокладки, упаковочный материал, материал болтов и применимый стандарт.
Служба морской воды и хлоридов
Морская вода и среда, богатая хлоридами, могут вызвать серьезную коррозию. Нержавеющая сталь 316 может быть лучше, чем 304, во многих средах, содержащих хлориды, но в суровых условиях морской воды могут потребоваться дуплексные, супердуплексные, бронзовые, специальные покрытия или неметаллическая футеровка.
Также следует проверить материалы пружин, болты, отделку и внешнее покрытие. Корпус из нержавеющей стали сам по себе не гарантирует полную устойчивость к коррозии, если внутренние пружины или болты непригодны.
Шламовые и абразивные материалы
Работа с жидким навозом требует стойкости к истиранию. В зависимости от размера частиц, скорости, концентрации и давления можно рассматривать натуральный каучук, полиуретан, керамическую футеровку, металл с твердым покрытием и износостойкие сплавы.
Для работы с жидким раствором и коррозионно-абразивной обработкой покупатели могут просмотреть rubber lined valves там, где требуется защита тела и эластичная подкладка.
Выбор материала по типу клапана
Шаровые краны
При выборе материала шарового крана следует учитывать материал корпуса, материал шара, материал штока, материал седла и материал уплотнения. Шаровые краны из нержавеющей стали, седла из ПТФЭ, усиленные седла из ПТФЭ, графитовое уплотнение и конструкции с металлическими седлами могут быть выбраны для различных условий давления, температуры и среды.
Покупатели могут сравнить доступные варианты на сайте Vcore Valve. категория шарового крана.
Поворотные заслонки
Выбор материала дроссельной заслонки во многом зависит от материала седла и диска. В зависимости от среды и температуры можно использовать EPDM, NBR, PTFE, натуральный каучук, металлические седла, диски из нержавеющей стали, диски из ковкого чугуна с покрытием и дуплексные диски.
Обратные клапаны
При выборе материала обратного клапана следует учитывать корпус, диск, пластину, пружину, шарнирный штифт, седло, прокладку и болты. Для пружинных, двухпластинчатых обратных клапанов и сопловых обратных клапанов особенно важен материал пружины.
Информацию о типах и выборе обратных клапанов см. в нашей руководство по выбору промышленных обратных клапанов.
Задвижки и шаровые клапаны
В задвижках и шаровых кранах часто используется углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь, бронза или материалы с футеровкой в зависимости от давления и среды. Для проходных клапанов, используемых для дросселирования, может потребоваться более прочный материал трима, поскольку скорость потока и риск эрозии могут быть выше вблизи седла и плунжера.
Клапаны с резиновой футеровкой и футеровкой из ПТФЭ
Клапаны с футеровкой выбираются, когда корпус из основного металла не может напрямую контактировать со средой. Клапаны с резиновой футеровкой часто используются для сточных вод, шлама, морской воды и некоторых коррозионно-абразивных сред. Клапаны с футеровкой из ПТФЭ часто используются для работы с кислотами, щелочами и агрессивными химическими веществами.
Распространенные ошибки при выборе материала
Ошибка 1: Выбор только по материалу корпуса
Материал корпуса важен, но седло, уплотнение, прокладка, шток, трим, пружина и болты также могут выйти из строя, если они не подходят для рабочей среды.
Ошибка 2: Использование EPDM для нефтесервиса
EPDM широко распространен в сфере водоснабжения, но обычно не подходит для многих масел и углеводородов. Седла из NBR, FKM, PTFE или металлические могут оказаться более подходящими в зависимости от конкретной среды.
Ошибка 3: полагать, что нержавеющая сталь 316 решает все проблемы коррозии
Нержавеющая сталь 316 имеет лучшую коррозионную стойкость, чем 304, во многих применениях, но она все равно может выйти из строя при работе с сильными хлоридами, сильной кислотой или высокотемпературными химическими веществами.
Ошибка 4: игнорирование температурных ограничений
Мягкие седла, резиновые вкладыши, седла из ПТФЭ, прокладки и упаковочные материалы имеют температурные ограничения. Для высокотемпературного пара или масла могут потребоваться металлические седла, графитовая набивка и материалы из легированной стали.
Ошибка 5: игнорирование истирания
Коррозионная стойкость и стойкость к истиранию не одно и то же. Материал, пригодный для химической коррозии, все же может быстро изнашиваться в условиях шламовой или абразивной среды.
Ошибка 6: не запрашивать сертификаты на материалы
Для проектных клапанов, клапанов из нержавеющей стали, клапанов из сплавов или критически важных услуг покупатели должны перед заказом подтвердить, требуются ли сертификаты на материалы или документы MTC.
Подробности документации читайте в нашем руководстве по сертификаты на арматуру и документы о качестве.
Информация, которую покупатели должны предоставить перед выбором материала
- Тип и размер клапана
- Среднее название и химический состав
- Концентрация химической службы
- Рабочее давление и расчетное давление
- Рабочая температура и максимальная температура
- Скорость потока и наличие твердых частиц
- Риск коррозии, уровень хлоридов, значение pH или риск истирания, если известно.
- Требуемый материал корпуса
- Требуемый материал для отделки
- Требуемый материал седла и уплотнения
- Стандарт подключения и класс давления
- Требуемый стандарт испытаний и сертификат на материал
- Требования к количественной и проектной документации
Заключительные рекомендации для промышленных покупателей
Выбор материала клапана должен основываться на реальных условиях работы, а не только на стандартном наличии на складе. Для одного и того же типа клапана могут потребоваться разные материалы для работы с водой, паром, нефтью, газом, химикатами, шламами, морской водой и высокими температурами.
Для общего водоснабжения могут подойти конструкции из ковкого чугуна, углеродистой стали, нержавеющей стали, EPDM и с резиновой футеровкой. Для нефти и газа могут потребоваться углеродистая, нержавеющая, легированная сталь, графитовая набивка и совместимые мягкие или металлические седла. Для химической работы могут потребоваться ПТФЭ, резиновая футеровка, нержавеющая сталь, CF8M, дуплекс или специальные сплавы. Для пара и высоких температур часто более подходят легированная сталь, металлические седла и графитовые уплотнительные материалы.
Если вам нужна помощь в выборе корпуса клапана, трима, седла, уплотнения, прокладки или материалов футеровки для водоподготовки, химической обработки, нефти и газа, электростанций, шламов, морской воды, систем отопления, вентиляции и кондиционирования или обслуживания промышленных процессов, Клапан Vcore может просмотреть ваши условия работы и порекомендовать подходящую конфигурацию материала клапана.
Для промышленного снабжения ключевым вопросом является не только «Из какого материала сделан этот клапан?» Лучше задать вопрос: «Подходят ли корпус, отделка, седло, уплотнение, прокладка, болты и документация именно для этой среды, давления, температуры и требований проекта?»
Часто задаваемые вопросы
1. Какой материал корпуса клапана наиболее распространен?
Обычные материалы корпуса клапана включают ковкий чугун, углеродистую сталь WCB, нержавеющую сталь CF8 или CF8M, низкотемпературную углеродистую сталь LCB, легированную сталь WC6 или WC9, дуплексную нержавеющую сталь, бронзу и материалы корпуса с футеровкой.
2. В чем разница между материалом клапана WCB и LCB?
WCB — это распространенный материал для литья клапанов из углеродистой стали для общепромышленного применения. LCB — это низкотемпературный материал из углеродистой стали, используемый там, где требуется более высокая низкотемпературная вязкость.
3. В чем разница между материалом клапана CF8 и CF8M?
CF8 в целом сравним с литой нержавеющей сталью 304. CF8M во многом сравним с литой нержавеющей сталью 316 и обычно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость во многих хлоридсодержащих и химических отраслях.
4. Какой материал седла клапана лучше всего подходит для водоснабжения?
EPDM обычно используется для водоснабжения, сточных вод, охлаждающей воды и коммунального водоснабжения. Однако при окончательном выборе все равно следует учитывать температуру, химические добавки, давление и требования к применению.
5. Какой материал клапана лучше всего подходит для химической промышленности?
Для химической работы могут потребоваться материалы из нержавеющей стали, CF8M, футеровки из ПТФЭ, футеровки из PFA, резиновой футеровки, дуплекса или специальных сплавов в зависимости от типа химического вещества, концентрации, давления и температуры.
