选择适合工作条件的密封面材料

调节阀关闭件的密封面是阀门的重要工作面之一，选材是否合理以及它的质量状况直接影响调节阀的功能和寿命。

1.调节阀密封面的工作条件

由于调节阀的用途十分广泛，因此密封面的工作条件差异很大。其工作压力可以从真空到超高压；工作温度可以从-269℃到816℃，有些场合工作温度可达1200℃；工作介质从非腐蚀性介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压力、剪切力；从摩擦学的角度来看，有磨粒磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等。因此，应该根据不同的工作条件，选择相适应的密封面材料。

（1）磨粒磨损 这是粗糙的硬表面在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在软表面上滑动时出现的磨损。硬材料压入较软的材料表面，在接触的表面就会划出一条微小的沟槽。此沟槽所脱落的材料，以碎屑或疏松粒子的形式被推离物体表面。

（2）磨蚀磨损 金属表面腐蚀时，产生一层氧化物。这层氧化物通常覆盖在受到腐蚀作用的部位上，这样就能减慢对金属的进一步腐蚀。但是，如果发生滑动的话，就会清除掉表面的氧化物，使裸露出来的金属表面受到进一步的腐蚀。

（3）表面疲劳磨损 反复循环加载和卸载，会使表面或表面下层产生疲劳裂纹，在表面形成碎片和凹坑，最终导致表面破坏。

（4）冲蚀 材料损坏是由锐利的粒子冲击物体表面产生的。它与磨粒磨损相似，但表面很粗糙。

（5）擦伤 擦伤是指密封面相对运动的过程中，材料因摩擦引起的破损。

2.对密封面材料的要求

理想的密封面要耐腐蚀、抗擦伤、耐冲蚀；要有足够的挤压强度；在高温下有足够的抗氧化性和抗疲劳性；密封面材料与本体材料有相近似的线胀系数；有良好的焊接性能、加工性能。

上述这些要求是理想状态，不可能有这样十全十美的材料。因此，选材是要视具体情况解决主要矛盾。

3.密封面材料的种类

常用密封面材料分为两大类：软质密封面材料和硬质密封面材料。

（1）软质密封面材料 主要是非金属材料，包括各种橡胶、尼龙、氟塑料等。其具体名称、代号、适用温度和适用介质见表4-70。

表4-70 软质材料

（续）

注：1.本表中的适用温度范围是这类产品的一般范围。每种产品都有多种牌号，适用温度也不尽相同。此外，使用场合不同，推荐的使用温度范围也不同。

2.表中的名称是这类材料的统称。每种都有几个牌号，性能也不一样。如尼龙就有尼龙1010、尼龙6、尼龙66等；丁腈橡胶有丁腈18、丁腈26、丁腈40等。选用时要注意不同牌号的性能。

3.氟塑料具有冷流倾向，即应力达到一定值时开始流动。例如聚四氟乙烯，如果在结构上没有考虑保护措施，在一定应力下即会流动失效。

4.表中的适用介质只是推荐的，也是笼统的。应用时要查这些材料与某种介质的相溶性数据。

（2）硬质密封面材料 主要是各种金属材料，如各种牌号的铜合金、奥氏体、铁素体类不锈钢、硬质合金等及陶瓷材料。

1）铜合金。JB/T 5300—2008《工业用阀门材料选用导则》中，规定灰铸铁阀、可锻铸铁阀、球墨铸铁阀的铜合金密封面材料牌号有：铸铝黄铜ZCuZn25Al6Fe₃Mn3、铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb2、铸铝青铜ZCuAl9Mn2、ZCuAl9Fe4Ni4Mn2，当然还有其他牌号，如H62、巴氏合金（ZChPbSb16-16-2铅锑轴承合金）等。

铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性都较好，但强度低、不耐氨和氨水腐蚀，适用于介质温度≤250℃。但巴氏合金耐氨及氨水腐蚀，熔点低、强度低，适用于温度≤70℃、PN16的氨阀。

2）铬不锈钢。它具有较好的耐蚀性，常用于水、蒸汽、油品等非腐蚀性介质，工作温度≤425℃的碳素钢阀门。但耐擦伤性能较差，特别是在大比压的情况下使用，很易擦伤。试验表明比压在20MPa以下耐擦伤性能较好。对于高压小口径阀门，常采用棒材或锻件。其牌号为12Cr13、20Cr13、30Cr13制作的整体阀瓣，密封面经表面淬火（或整体淬火）。其硬度值，20Cr13为41～47HRC，30Cr13为46～52HRC。国外标准中，API600、BSENISO10434：2004对Cr13型密封面的硬度要求为最小250HBW，硬度差50HBW。材料牌号为ASTM A182F6a，对于大口径调节阀，其密封面往往采用堆焊。下面介绍几种堆焊焊条。(www.xing528.com)

①D507符合GB/T 984—2001（GBEDCr-A1-15）。堆焊金属为12Cr13半铁素体高铬钢，焊层有空淬特性，一般不需要热处理，硬度均匀，亦可在750～800℃退火软化。当加热至900～1000℃空冷或油淬后，可重新硬化。焊前需将工件预热至300℃以上（也有资料介绍不需预热）。焊后空冷，硬度≥40HRC。焊后如进行不同热处理，可获得相应硬度。

②D507钼符合GB/T 984—2001（GBEDCr-A2-15）。堆焊金属为1Cr13半铁素体高铬钢，有空淬特性。焊前不预热，焊后不热处理，焊后空冷硬度≥37HRC。

③D577铬锰型阀门堆焊条，符合GB/T 984—2001（GBEDCrMn-C-15）。焊前不预热，焊后不处理；抗裂性好，硬度≥28HRC，可与D507钼配合使用。

D507钼和D577两种焊条，是为代替Cr13型焊条，堆焊有硬度差的阀门密封面而配套研制的。D507钼堆焊金属硬度较高，用于阀瓣（蝶板）；D577堆焊金属硬度较低，用于堆焊阀体或阀座密封面。两者组成的密封面，可获得良好的抗擦伤性能。

加工后堆焊层的高度应在5mm以上，以保证硬度和化学元素质量分数稳定。

堆焊要按焊接工艺规定操作，焊接电流不可过大以防止焊条化学元素质量分数发生变化，影响焊接质量。

3）硬质合金。最常用的硬质合金是钴基硬质合金，也称钴铬钨硬质合金。它的特点是耐腐蚀，耐磨，抗擦伤，特别是热硬性好，即在高温下也能保持足够的硬度。此外，加工工艺性适中，其许用比压在80～100MPa，据资料介绍可达155MPa。适用温度范围为-196～650℃，特殊场合达816℃。但是，它在硫酸、高温盐酸中不耐腐蚀，在一些氯化物中也不耐腐蚀。

常用牌号是STELLITE No.6。符合AWS标准的ECoCr-A、GB标准的EDCoCr-A-03，也相当于D802。焊前根据工件大小进行250～400℃预热；焊时控制层间温度250℃；焊后600～750℃保温1～2h后，随炉缓冷，或将工件置于干燥和预热的沙缸或草灰中缓冷。

其他牌号还有STELLITE No12。符合AWS标准的ECoCr-B、GB标准的EDCr-B-03，也相当于D812。焊后硬度≥41HRC。

以上两种是钴基硬质合金电焊条。钴基硬质合金还有焊丝，可以进行氧-乙炔堆焊，或钨极氩弧焊。牌号STELLITE No6焊丝，符合AWS标准的RCoCr-A，也相当HS111，常温硬度为40～46HRC。STELLITE No12，符合AWS标准的RCoCr-B，也相当于HS112，常温硬度为44～50HRC。

硬质合金（钴基）焊接都要对工件预热，焊时控制层间温度，焊后热处理，要根据焊接工艺或焊条说明书施焊。

4）等离子喷焊密封面。等离子喷焊用的是合金粉末。类型有铁基合金粉末、镍基合金粉末及钴基合金粉末。喷焊有许多优点，如省材料、质量好等，但需要设备投资。

5）表面处理后作密封面。有些阀类的关闭件不能堆焊，如球阀的球体。如果是Cr不锈钢的球体，可以通过热处理来提高表面硬度。如果是奥氏体不锈钢制作的球体，由于表面很软，就要用表面处理的方法来提高表面硬度，在提高表面硬度的同时，还要考虑处理后表面的耐磨蚀性。

常用的表面处理方法有：镀硬铬、化学镀镍、镀镍磷合金、氮化、多元复合氮化等。

6）奥氏体不锈钢密封面。它大多以本体材料做密封面，即在F304或CF8的阀体上直接加工出密封面。除F304和CF8外，还有F316、CF8M、F304L、CF3、F316L、CF3M、FA20、CN7M等。

7）其他密封面材料见表4-71。

表4-71 其他密封面材料

4.密封面材料的配对

我国阀门型号编制方法中（GB/T 32808—2016），第五单元为密封面材料代号。其代号含义：H为铁基不锈钢；Y为硬质合金；W为本体材料。而且规定当两密封面材料不同时，用低硬度的材料表示。

1）代号为H的配对：13Cr/13Cr、13Cr/STL、13Cr/18-8。

2）代号为Y的配对：STL/STL。

3）代号为W的配对：W/W、W/STL。

随着工业发展的需要，其密封面的配对远不止以上这些，这里仅介绍常用的内件组合，见表4-72。