Zr鋯截止閥產(chǎn)品說明

鋯截止閥選用的鋯材在民用工業(yè)中，由于其材料有著抗氧化性介質(zhì)和還原性介質(zhì)腐蝕的優(yōu)異特性，特別是抗穩(wěn)定100℃以上的還原性鹽酸和硫酸，磷酸、醋酸，有著其它材料如鈦合金、鎳及鎳合金等*的優(yōu)異抗蝕性，它的耐蝕性比鎳合金高一個到幾個數(shù)量等級，選用的鋯材在民用工業(yè)中，由于其材料有著抗氧化性介質(zhì)和還原性介質(zhì)腐蝕的優(yōu)異特性，特別是抗穩(wěn)定100℃以上的還原性鹽酸和硫酸，磷酸、醋酸，有著其它材料如鈦合金、鎳及鎳合金等*的優(yōu)異抗蝕性，它的耐蝕性比鎳合金高一個到幾個數(shù)量等級。不同類型閥門產(chǎn)品標準中各自的設(shè)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(yīng)同樣遵循。輸送B類流體的管道上使用軟密封球閥時應(yīng)選用防(耐)火型結(jié)構(gòu)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(shè)計(如在閥座軟密封帶內(nèi)側(cè)設(shè)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(shè)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。主要特點：
1、鋯截止閥結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理，閥門剛性好，通道流暢，流陰系數(shù)小。
2、采用柔性石墨和四氟填料、密封可靠，操作輕便靈活。
3、驅(qū)動方式分手動、電動、齒輪氣傳動。

規(guī)格參數(shù)：
壓力等級：PN1.0-10.0MPa CLASS150-600Lb
公稱通徑：DN15-DN300 1/2"-12"
相對應(yīng)的型號： J41W-10Zr、J41W-16Zr、J41W-25Zr、J41W- 40Zr、J41W-63Zr、J41W-100Zr、J41W-150Lb(Zr)、J41W-300Lb(Zr)、J41W-600Lb(Zr)、 J941W-10Zr、J941W-16Zr、J941W-25Zr、J941W-40Zr、J941W-63Zr、J941W-100Zr、 J941W-150Lb(Zr)、J941W-300Lb(Zr)、J941W-600Lb(Zr)
適用介質(zhì)：強腐蝕性介質(zhì)。

技術(shù)規(guī)范

設(shè)計標準：GB/T12235、ASME B16.34、BS1873
結(jié)構(gòu)長度：GB/T12221、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、API598

主體材料
Zirconium702、Zirconium705、Zr702、Zr705、R60702、R60705

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(shù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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。

執(zhí)行標準

壓力試驗

Zr鋯截止閥外形尺寸

外形尺寸

外形尺寸

4、設(shè)計準則

4.1、標準規(guī)范

鋯材閥門設(shè)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(yīng)用時，其選擇應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)力值卻降到很低的值。如R60702的許用應(yīng)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(yīng)根據(jù)工況溫度及合理的許用應(yīng)力降低幅度來確定該領(lǐng)域內(nèi)閥門材料的設(shè)計許用溫度上限。當然，在不同的設(shè)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(yīng)力

(1)承壓殼體材料

許用應(yīng)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(jié)合閥門殼體件計算常用安全系數(shù)、斷裂應(yīng)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(yīng)依據(jù)鑄造形式、*鑄件檢驗情況、關(guān)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力值。

(3)確定許用應(yīng)力值的準則

結(jié)合安全系數(shù)、斷裂應(yīng)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(gòu)成了鋯及鋯合金閥門的材料許用應(yīng)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(yīng)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(guān)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(shè)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(yīng)的企業(yè)標準，但從目前的醋酸裝置設(shè)計單位所采用的閥門相關(guān)標準體系、設(shè)計制造閥門的生產(chǎn)單位的實際設(shè)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。

該標準的制定和發(fā)布規(guī)范了我國鋯制壓力容器設(shè)計和制造的質(zhì)量，也為鋯制閥門的設(shè)計和制造提供了重要的基礎(chǔ)支撐標準。盡管該標準在抗拉強度的安全系數(shù)、設(shè)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(shè)計和制造，能夠更好地保證鋯及鋯合金閥門的質(zhì)量。

6、結(jié)語
按前述標準和要求設(shè)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，不斷完善設(shè)計制造標準體系，鋯材閥門國產(chǎn)化工作將進一步成熟。

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