培训阀门基础知识要点.docx
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培训阀门基础知识要点
阀门知识
第一章阀门基础知识
1.阀门基础知识
1.1阀门的分类
按用途和作用分类
●截断阀类：
其作用是接通和截断管路的介质，如闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和隔膜阀
●调节阀类：
其作用主要是用来调节介质的流量、压力和温度等参数，如调节阀、截流阀和减压阀等
●止回阀类：
其作用主要是防止介质倒流，如止回阀和底阀等
●分流阀类：
其作用是用来分配、分离或混合管路中的介质，如分配阀、疏水阀等
●安全阀类：
其作用是防止装置中介质压力超过规定值，从而对管路或设备提供超压安全保护，如各种形式的安全阀
●特殊阀类：
1）冷冻阀；2）流量控制阀；3）波纹管阀
按驱动方式分类
●手动阀：
此类阀门靠人力操纵手轮、手柄或链轮驱动阀门
●动力驱动阀门：
此类阀门利用各种动力源进行驱动，主要包括：
电动阀、气动阀、液动阀和电磁阀
●自动阀：
此类阀门不需要外力驱动，而利用介质本身的能量或机构设计来使阀门动作，如止回阀、安全阀、减压阀和疏水阀等
按公称通径分类
小口径阀门：
公称通径DN≤40mm的阀门
中口径阀门：
公称通径DN50~300mm的阀门
大口径阀门：
公称通径DN350~1200mm的阀门
特大口径阀门：
公称通径DN≥1400mm的阀门
按公称压力分类
●真空阀门：
工作压力低于标准大气压
●低压阀门：
公称压力≤1.6MPa
●中压阀门；公称压力2.5Mpa~6.4MPa
●高压阀门：
公称压力10Mpa~80MPa
●超高压阀门：
公称压力≥100Mpa
按工作温度分类
●高温阀门：
工作温度高于450℃
●中温阀门：
工作温度高于或等于120℃，而低于或等于450℃
●常温阀门：
工作温度高于或等于-40℃，而低于或等于120℃
●低温阀门：
工作温度高于或等于-100℃，而低于或等于-40℃
●超低温阀门（冷冻阀）：
工作温度低于-100℃
按材质分类
●非金属阀类：
塑胶（PVC，PVD，PE……），特氟龙（TFE……），……
●金属阀类：
铁金属（铁，钢，不锈钢，合金钢……），非铁金属（铝，铜……）
按制程分类
●铸造阀类：
砂模，壳模，脱蜡模，压铸……等造模法生产之阀类
●锻造阀类：
有模锻或自由锻或圆（方）材直接加工生产之阀类
●焊接制造阀类：
阀体，阀盖分别由若干部分组合焊接制造而成，此类阀必须注意焊接程序规范及其鉴定（WPS和PQR）
●射出成型阀类：
一般用于PVC，塑胶等非金属阀类之制造
通用分类法
●这类分类法是既按阀门的工作原理和作用来划分，同时又考虑到阀门结构上的区别，这是目前国内外最常用的分类方法，一般分为：
闸阀，截止阀，蝶阀，止回阀，节流阀，隔膜阀，旋塞阀，球阀，减压阀，疏水阀，调节阀，安全阀等
1.2阀门主要技术性能
阀门的各项主要技术性能是衡量阀门产品设计水平和加工质量的主要指标。
阀门的主要技术性能如下：
强度性能
阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力。
阀门是承受内压的机械产品，因而必须具有足够的强度和刚度。
密封性能
阀门的密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，它是阀门最重要的性能指标。
阀门密封部位有三处：
启闭件与阀座两密封面间的接触处；填料与阀杆和填料函的配合处；阀体与阀盖的连接处。
其中前一处的泄漏叫内漏，也就是通常所说的关不严，它将影响阀门截断介质的能力。
对于截断类阀门来说，内漏是不允许的。
后两处的泄漏叫外漏，即介质从阀体内泄漏到阀外。
外漏会造成物料损失，污染环境，严重时会造成事故。
对于易燃易爆，有毒或放射性的介质，外漏更是不能允许的，因而阀门必须具有可靠的密封性能。
流动阻力
介质流过阀门后会产生压力损失（即阀前后的压力差），也就是阀门对介质的流动具有一定的阻力，介质克服阀门的阻力就要消耗一定的能量。
从节约能源上考虑，设计和制造阀门时，要尽可能降低阀门对流动介质的阻力。
动作性能
启闭力和启闭力矩
启闭力和启闭力矩是指阀门开启和关闭时所必须施加的作用力或力矩。
关闭阀门时，需要使启闭件与阀座密封面间形成一定的密封比压，同时还要克服阀杆与填料之间，阀杆与螺母的螺纹之间，阀杆端部支承处及其它摩擦部位的摩擦力，因而必须施加一定的关闭力和关闭力矩，阀门在启闭过程中，所需要的启闭力和力矩是变化的，其最大值是在关闭的最终瞬时或开启的最初瞬时。
设计和制造阀门是应力求尽量降低其启闭力和启闭力矩。
启闭速度
启闭速度是用阀门完成一次开启和关闭动作所需的时间来表示。
一般对阀门的启闭速度无严格要求，但有些工况对启闭速度有特殊要求，如有的要求迅速开启或关闭，以防发生事故，有的要求缓慢关闭，以防产生水击等，这在选用阀门类型时应加以考虑。
动作灵敏度和可靠性
这是指阀门对于介质参数变化，做出相应反应的灵敏程度。
对于节流阀、减压阀、调节阀等用来调节介质参数的阀门以及安全阀、疏水阀等具有特定功能的阀门来说，其动作灵敏度和可靠度是十分重要的技术性能指标。
使用寿命
它表示阀门的耐用程度，是阀门的重要性能指标，并具有很大的经济意义。
通常以能保证密封的启闭次数来表示，也可以用使用时间来表示。
1.3阀门主要技术参数
1.3.1公称通径
阀的公称管径（NPS-NOMINALPIPESIZE），与流道的直径不一定一致，其大小的选择，由输送流体的条件算出需求Cv值，然后由Cv值（参考制造厂商目录）选定适合阀之口径（NPS）
公称通径为表征阀门口径的名义内径，国标以DN表示，单位为mm。
美标以英寸表示。
英制NPS和公制DN转换关系如下表（表一）：
表一英制和公制转换关系表
序号
英制（英寸"）
公制（毫米mm）
序号
英制（英寸"）
公制（毫米mm）
10
8
4
17
10
250
2
1/4
8
18
12
300
3
3/8
10
19
14
350
4
1/2
15
20
16
400
5
3/4
20
21
18
450
6
1
25
22
20
500
7
11/4
32
23
22
550
8
11/2
40
24
24
600
9
2
50
10
21/2
65
11
3
80
12
31/2
90
13
4
100
14
5
125
15
6
150
16
8
200
1.3.2公称压力/压力等级
公称压力指阀门在指定温度下允许的工作压力。
常用的公称压力单位为Mpa。
根据国标规定，对用于介质工作温度≤450℃的碳素钢阀门，公称压力用PN数值表示，如PN2.5（25）。
对用于温度＞450℃的合金钢阀门，公称压力用P数值（工作温度÷10）数值（工作压力）表示，如P5417（170）。
对美标而言，采用ANSI标准压力磅级来表示，如ANSI150＃。
ANSI标准压力磅级与公称压力对应关系如下表所示（表二）：
表二ANSI标准压力磅级与公称压力对应关系表
ANSI磅级
（bf/in2）
公称压力PN
MPa
bar
Kgf/cm2
150
2.0
20
20.4
300
5.0
50
51.0
400
6.8
68
69.4
600
10.0
100
102.
900
15.0
150
153.0
1500
25.0
250
255.0
2500
42.0
420
428.4
压力单位换算关系：
1bf/in2=6894.75Pa=0.006894Mpa=0.06894bar1bf/in2即为1psig或psi
1kgf/cm2=14.22bf/in2=0.9807bar
1bar=14.51bf/in2=1.02kgf/cm2
1.3.3工作压力和工作温度
工作压力为阀门在适用介质温度下的压力；工作温度为阀门在适用介质下的温度。
由于工称压力为阀门在指定温度下允许的工作压力，它与阀门的材质有关，不同的材质允许适用的工作温度和工作压力是不同的。
各国标准对不同类型阀门的压力-温度等级进行了详细的规定。
通过这些标准可以查到在特定工作温度和压力下相应的公称压力等级，从而选定相应的阀门。
1.3.4连接方式（指与管道的连接方式）
常见的连接方式包括：
对夹式：
阀门安装在两片法兰中间，阀体上通常有定位孔以方便安装定位。
双法兰式：
阀体两端带有法兰，与管道上的法兰对应，通过螺栓固定法兰安装在管道中。
对焊式：
阀体两端按对焊焊接要求加工成对焊坡口，与管道焊接坡口对应，通过焊接固定在管道上。
承插焊：
阀体两端按承插焊要求加工，与管道通过承插焊连接。
卡箍式：
如卫生阀门
卡套式：
如仪表阀门
螺纹连接：
阀体按各螺纹标准加工，有内螺纹和外螺纹两种。
与管道上螺纹对应。
备注：
1）各种连接方式都须参照相应的标准，需要明确了解用户要求的标准，避免所选用阀门无法安装。
2）法兰有凸面（RF）、平面（FF）、凸凹面（MF）之分
3）我公司常用的螺纹有五大类：
米制普通螺纹；英制普通螺纹；螺纹密封管螺纹；非螺纹密封管螺纹；美国标准管螺纹。
概括介绍如下：
①国际标准ISO228/1、DIN259，为内外平行螺纹，代号G或PF（BSP.F）；
②德国标准ISO7/1、DIN2999、BS21，为外牙锥形、内牙平行螺纹，代号BSP.P或RP/PS；
③英国标准ISO7/1、BS21，内外锥形螺纹，代号PT或BSP.Tr或Rc；
④美国标准ANSIB21，内外锥形螺纹，代号NPT
G（PF）、RP（PS）、Rc（PT）牙型角均为55°，NPT牙型角为60°
BSP.F、BSP.P及BSP.Tr统称为BSP牙。
如没有备注说明，铁王提供的BSP牙是按BSP.P型式即按DIN2999标准制造的
详细介绍如下：
①米制普通螺纹，如M20X2-6H/5g6g-S，表示牙型角为60°、直径为20、螺距为2的米制螺纹；6H/5g6g为内/外螺纹公差带；S表示旋合长度
②英制普通螺纹，包括UNC-UNF-UNEF。
如1/4-20UNC-2A-LH，1/4为规格，20为每英寸牙数，UNC为螺纹系列代号，2A为螺纹等级代号（外1A/2A/3A，内1B/2B/3B），LH为左旋代号。
③螺纹密封管螺纹，包括圆柱内螺纹和圆锥外螺纹、圆锥内螺纹和圆锥外螺纹两种连接形式。
该螺纹牙型角度为55°，所有外螺纹都是锥螺纹，内螺纹有圆柱和圆锥两种，广泛运用于很多国家。
各国标记方法如下表（以“1/2”为例）：
ISO7/1及GB7306
BS21（英标）
NFE03-004（法国标准）
DIN2999（德标）
JIS130203（日标）
GB133
圆锥内牙
Rc1/2
Rc1/2″
-----
-----
PT1/2″
ZG1/2″
圆柱内牙
Rp1/2
Rp1/2″
G1/2″J
Rp1/2-DIN2999
PS1/2″
----
圆锥外牙
R1/2
R1/2″
G1/2″
R1/2-DIN2999
PT1/2″
ZG1/2″
④非螺纹密封的管螺纹，各国标记方法如下（以“1/2”为例）：
ISO228/1及GB7307
BS2779（英标）
NFE03-005（法国标准）
DIN259（德标）
JIS130202（日标）
GB133
圆柱内牙
G1/2
G1/2″
G1/2″H
R1/2
PF1/2″AB
G1/2″
圆柱外牙
G1/2AB
G1/2″AB
G1/2″AB
K1/2
PF1/2″AB
G1/2″
⑤美国标准管螺纹：
标准是ANSIB1.20.1，牙型角为60°，牙型是平顶平底；与牙型角55°、牙型多圆顶圆底的ISO管螺纹不同。
美国标准管螺纹包括五种：
一般用途的锥管螺纹NPT，管接头用直管内螺纹NPSC，导杆连接用锥管螺纹NPTR，机械连接用直管螺纹NPSM（自由配合的机械连接）和NPSL（带锁紧螺母的松配合机械连接）。
属于非螺纹密封管螺纹（N：
美国国家标准；P：
管子；T：
锥形
1.3.5阀体及主要配件材质
阀类结构上材料的选择，在阀之功能寿命上可说极其重要，一般阀类之结构材料主要区分为两大类。
●压力主体材料：
阀体、阀盖、阀门、体盖螺栓…等
压力主体材料选择所考虑之主要因素：
◆流体之温度、压力（见表四、表五）
◆材料之腐蚀抗性
◆材料之抗冲蚀性
●主要配件材料（TRIM）：
阀门座面、阀座座面、阀杆、导套及内部小零件……等。
主要配件材料选择所考虑的因素：
◆流体的温度（常用软性阀座材料温度范围）
◆材料腐蚀抗性
◆材料冲击抗性
◆材料的抗磨损与抗粘滞性
表四阀壳材料选用之温度限制
材料（Material）
最低（Min）
最高（Max）
OF（OC）
OF（OC）
铸铁
-20OF（-29OC）
410OF（210OC）
DUCTILEIRON（可锻铸铁）
-20OF（-29OC）
650OF（343OC）
碳钢（GRADEWCB）
-20OF（-29OC）
800OF（426OC）
低温碳钢（GRADELCB）
-50OF（-46OC）
650OF（343OC）
CARBONMOLY（GRADEWC1）
-20OF（-29OC）
850OF（454OC）
高温碳钢（GRADEWC6）
-20OF（-29OC）
1000OF（538OC）
高温碳钢（GRADEWC9）
-20OF（-29OC）
1050OF（566OC）
5Cr-0.5Mo（GradeC5即502钢）
-20OF（-29OC）
1100OF（593OC）
9Cr-1Mo（GradeC12合金钢）
-20OF（-29OC）
1100OF（593OC）
Type304（GradeCF8）304不锈钢
-425OF（-254OC）
1500OF（816OC）
Type347（GradeCF8C）347不锈钢
-425OF（-254OC）
1500OF（816OC）
Type316（GradeCF8M）316不锈钢
-425OF（-254OC）
1500OF（816OC）
3,½Ni（GRADELC3）
-150OF（-101OC）
650OF（343OC）
铝
-325OF（-198OC）
400OF（204OC）
青铜
-325OF（-198OC）
550OF（288OC）
INCONEL
-325OF（-198OC）
1200OF（649OC）
MONEL（铜镍合金）
-325OF（-198OC）
900OF（482OC）
HastelloyB（镍基合金B）
-325OF（-198OC）
700OF（371OC）
HastelloyC（镍基合金C）
-325OF（-198OC）
1000OF（538OC）
TITNIUM（钛）
600OF（316OC）
NICKEL（镍）
-325OF（-198OC）
500OF（260OC）
ALLOY20（20合金）
-20OF（-46OC）
300OF（149OC）
表五阀之主要配件温度使用界限
材料（MATERIAL）
最低（MIN）
最高（MAX）
OF（OC）
OF（OC）
304不锈钢
-450OF（-268OC）
600OF（316OC）
316不锈钢
-450OF（-268OC）
600OF（316OC）
青铜
-460OF（-273OC）
450OF（232OC）
INCONEL
-400OF（-240OC）
1200OF（649OC）
KMONEL（蒙纳铜镍合金）
-400OF（-240OC）
900OF（482OC）
MNONEL
-400OF（-240OC）
900OF（482OC）
/*HASTELLOYB（镍基合金B）
700OF（371OC）
HASTELLOYC（镍基合金C）
1000OF（538OC）
TITANIUM（钛）
600OF（316OC）
NICKEL（镍）
-325OF（-198OC）
600OF（316OC）
ALLOY20（20合金）
-50OF（-46OC）
600OF（316OC）
416不锈钢（40RC）
-20OF（-29OC）
800OF（426OC）
SS440不锈钢60RC
-20OF（-29OC）
800OF（426OC）
17-4PH（17-4不锈钢）
-40OF（-40OC）
800OF（426OC）
ALLOY6（CO-CR）（钴铬合金）
-460OF（-273OC）
1500OF（816OC）
镀镍
-450OF（-268OC）
800OF（426OC）
CHROMEPLATING（镀铬）
-450OF（-268OC）
1100OF（59OC）
ALUMINUMBRONZE（铝青铜）
-460OF（-273OC）
600OF（316OC）
NITRILE（BUNAN）（腈）
-40OF（-40OC）
200OF（93OC）
FLUOROELASTOMER（VITONANDFLUOREL）（氟橡胶）
-10OF（-23OC）
400OF（204OC）
TFE（聚四氟乙烯）
-450OF（-268OC）
450OF（232OC）
NYLON（尼龙）
-100OF（-73OC）
200OF（93OC）
POLYETHYLENE（聚乙烯）
-100OF（-73OC）
200OF（93OC）
EOPRENE
-40OF（-40OC）
180OF（82OC）
1.3.6阀体尺寸
阀体尺寸通常须符合一定的标准要求，尤其在通径尺寸，接口连接端——法兰连接端、对焊端、套焊端、牙口端及面间距离，不同类型的阀门通常有不同的适用标准。
可参考ASMEB16.34，API，EN12516，DIN，GB，JIS等
1.3.7适用介质
参考表六“金属材料的耐蚀性表”
1.3.8密封等级
1.3.9执行机构
1.3.9.1执行机构类型（见后面章节介绍）
1.3.9.2阀门与执行机构的连接方式
铁王阀门采用ISO5211平台与执行器连接。
如高平台设计的球阀可直接与执行器安装；低平台和中平台设计的球阀，可配相应的支架连接在阀门平台上，然后将执行器连接在支架上
1.3.9.3执行机构选用原则
依据：
■阀门的型式、规格、结构
■阀门的启闭力矩
■最高环境温度和流体温度
■使用方式和使用次数
■启闭速度和时间
■阀杆直径及旋转方向
■与阀门的连接方式
■动力参数：
电动的电源压、相数，气动的气源压力
■特殊考虑：
低温、防爆、防水、防火等
一般的或不需要自动控制的阀门选“手动”；快速启闭阀门选“气动”；自动控制和远程控制的阀门选“电动”；易燃易爆管路上选“防爆型”
1.4.2常用非金属材料
丁腈橡胶Buna-N
丁腈橡胶阀座额定温度范围为-18℃~100℃。
通常也叫NBR，NITRILE，或HYCAR。
它是一种优秀的通用型橡胶材料，适合水、气体、石油和润滑脂、汽油（含添加剂的汽油除外）、酒精和乙二醇、液化石油气、丙烷和丁烷、燃油以及其它许多介质。
同时也具有很好的抗磨性和抗变形性。
食品级（FG）丁腈橡胶阀座额定温度范围为-18℃~82℃。
它的成分符合CFR标准第21部分177.2600.节。
其使用范围与常规丁腈橡胶相同但需要FDA（美国食品及药物管理局）认证的场合。
乙丙橡胶EPDM
乙丙橡胶阀座额定温度范围为-28℃~120℃。
EPDM是其成分的缩写，即乙烯、丙烯及二烯的三元共聚物，通常也叫EPT，Nordell，EPR。
耐臭氧性及耐侯性极好，电绝缘性能良好，耐极性容剂和无机介质良好。
因此，可以广泛应用在HVAC行业、水、磷酸酯、酒精、乙二醇等。
乙丙橡胶阀座不推荐使用在烃类有机溶剂和油类、氯化烃、松节油、或其它石油类油脂。
食品级乙丙橡胶阀座额定温度范围为-28℃~120℃。
它的成分符合CFR标准第21部分177.2600.节。
其使用范围与常规丁腈橡胶相同但需要FDA（美国食品及药物管理局）认证的场合。
聚四氟乙烯PTFE
聚四氟乙烯阀座额定温度范围为-32℃~200℃。
耐高温性和耐化学腐蚀性优良。
因聚四氟乙烯具有较高的致密性，防渗透性优良，同时也可以防止大多数化学介质的腐蚀。
传导型聚四氟乙烯是一种改进型聚四氟乙烯产品，允许电流穿过衬里进而取消聚四氟乙烯的绝缘性能。
因为其具有传导性能，所以传导型聚四氟乙烯不能采用电火花检验其质量。
增强聚四氟乙烯RTFE
RTFE是PTFE材料的改性体。
纯PTFE虽然摩擦系数很低（0.02~0.04）但是磨耗量极大，而且由于其易蠕变，力学性能差，承载力低，尺寸稳定性差等特点，作为摩擦材料使用有很大的局限性。
只有改性，通过材料复合的方法满足各行各业对耐磨密封材料提出的特殊要求，在提高PTFE耐磨性方面，可以掺入一些耐磨物质如玻璃纤维、碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉以及一些有机化合物，使它们在PTFE层状结构中形成网状结点从而提高了刚度、导热性、抗蠕变能力，同时大大提高耐磨性。
氟橡胶Viton
氟橡胶阀座的额定温度为-18℃~150℃。
Viton是杜邦公司的注册商标，Fluorel是3M公司的相当于氟橡胶的注册商标。
这种材料具有较高的耐温性和优良的防化学腐蚀性。
适用于烃类产品，低浓度和高浓度矿物酸，但不能应用在蒸汽介质和水方面（耐水性差）。
超高分子量聚乙烯UHMWPE
超高分子量聚乙烯阀座额定温度范围为-32℃~88℃。
这种材料比PTFE具有更好的耐低温性，但是仍具有优良的抗化学性。
超高分子量聚乙烯也具有很好的耐磨性和防腐性，可以应用在高磨损性场合。
硅铜橡胶Silicone
硅铜橡胶是主链为硅氧原子组成的，带有机基团的聚合物。
额定温度范围为-100℃~300℃。
具有较好的耐热性和耐温性，电绝缘性能优良，化学惰性大。
适用于有机酸及低浓度的无机酸，稀碱及浓碱。
缺点为：
机械强度较低。
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