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阀门培训教材
第一章阀门的基础知识
1．1概述
阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流卸压等功能。
输送介质离不开管路，而控制介质流动则离不开阀门。
阀门可用于控制空气，水，蒸汽，各种腐蚀性介质，泥浆，油品，液态金属和放射性介质等各种流动型流体。
阀门的用途极为广泛。
无论是工业，农业，国防，航天，交通运输，城市建设和人民生活等部门。
在核电厂中，阀门更是很重要的设备，不仅数量大，而且种类繁多。
阀门的安全运行与核电厂的安全运行关系密切。
在核电厂的运行的事故事件中，因阀门故障引发的核安全事故的比例是很大的。
如1976年美国的三里岛核电厂事故，就是一起典型的因为安全阀门故障，造成堆芯失水而使堆芯烧毁的严重事故。
近年来，我国制造的各类阀门，其技术和质量在不断地改进和提高，其出口量也很大，几乎世界各国都有使用我国制造的阀门。
我国的苏州阀门厂，就是专门为核设施生产阀门的。
但是我国目前核电站关键部位使用的阀门还几乎是靠进口。
1．2阀门的用途
阀门的公称直径、压力范围和适用温度范围非常广：
a.从阀门的公称直径来看从几mm的仪表到10m的工业管路用阀。
b.阀门的工作压力可从1.3×10-3MPa~1000MPa的超高压。
c.工作温度从-269℃的超低温到1430℃的高温。
e.阀门的控制方式也有很多种，如手动，电动，气动，液动，电—气或电—液联动及电磁驱动等。
我们可根据具体的用途选用合适的公称通径，工作压力，工作温度和不同的驱动方式。
具体来讲，阀门具有以下几种用途：
（1）接通或截断管路中的介质。
如闸阀，截止阀，球阀，旋塞阀，隔膜阀，蝶阀等。
（2）调节或控制管路中介质的流动和压力。
如节流阀，调节阀，减压阀，安全阀等。
（3）改变管路中介质流动的方向。
如分配阀，三通旋塞，三通或四通球阀等。
（4）阻止管路中介质的倒流。
如止回阀，底阀等。
（5）分离介质。
如不同结构的蒸汽疏水阀，空气疏水阀等。
（6）指示和调节液面高度。
如液面指示器，液面调节器等。
（7）其他用途（特殊）。
如温度调节阀，过流保护紧急切断阀等。
上述各种阀门的结构和适用范围在第三章中将详细介绍。
1．3阀门的分类
阀门的种类繁多，随着各类成套设备工艺流程的不断改进，阀门的种类还在不断的增加。
可以按阀门的作用，驱动方式，公称压力，工作温度，介质等形式进行分类。
还可以按阀体的材料，使用部门，阀门启闭件运动方式进行分类。
但总的来说通用阀可分为两大类：
（1）驱动阀：
借助手动，电力，液力或气力来操纵启闭的阀门。
（2）自动阀：
依靠介质（液体，空气，蒸汽等）本身的动力而自行动作的阀门。
通用阀：
闸阀
截止阀
截断阀类
隔膜阀
旋塞阀
驱动阀
球阀
蝶阀
通用阀门
调节阀类
节流阀
止回阀类
止回阀
自动阀
安全阀类
安全阀
分流阀类
疏水阀
调节阀类
减压阀
下面介绍阀门的其他几种分类的方法：
1.按结构特征，即根据关闭件相对于阀座的移动方向分类：
a．截门形：
关闭件沿着阀座中心线移动。
图1-1
b．闸门形：
关闭件沿着垂直于阀座中心线方向移动。
图1-2
图1-1截门形图1-2闸门形
c．旋塞和球形：
关闭件是栓塞或球体，饶本身的轴线旋转。
图1-3
d．
旋启形：
关闭件绕阀座外的轴线旋转。
图1-4
图1-3旋塞和球形图1-4旋启形
e．蝶形：
关闭件为一园盘，绕阀座内的轴线旋转或阀座外轴线旋转。
图1-5
f．滑阀形：
关闭件在垂直于通道的方向滑动。
图1-6
图1-5蝶形图1-6滑阀形
2．按阀门的用途分类：
a．切断用：
用来切断（或接通）管路中的介质。
如闸阀，截止阀，球阀，旋塞阀，蝶阀等。
b．止回用：
用来防止介质倒流。
如止回阀。
c．调节用：
用来调节管路中介质的压力和流量。
如调节阀，减压阀，节流阀，蝶阀，V型开口球阀等。
d．分配用：
用来改变管路中介质的流动方向，起分配介质的作用。
如分配阀，三通或四通旋塞阀，三通球阀等。
e．安全用：
用于压力安全的保护，排放多余的介质，防止压力超过规定的数值。
如安全阀，溢流阀等。
f．其他特殊用途：
如蒸汽疏水阀，空气疏水阀，排污阀，放汽阀，呼吸阀，排渣阀，温度调节阀等。
3．按操纵方式分：
a．手动：
借助手轮，手柄，杠杆或链轮等，由人力操纵的阀门，当传递较大的力矩时，可装有园柱直齿轮，圆锥直齿轮，涡轮蜗杆等减速装置。
b．电动：
用电动机，电磁或其他电气装置操纵的阀门。
c．液压或气压传动：
借助液体（水油等液体介质）或空气操纵的阀门。
4．按公称压力分：
a．真空阀：
公称压力低于大气压的阀。
绝对压力＜0.1MPa，习惯上用mmH2O或mmHg表示阀门的公称压力。
b．低压阀：
PN≤0.16MPa
c．中压阀：
PN2.5~6.4MPa
d．高压阀：
PN10.0~80.0MPa
e．超高压阀：
PN≥100MPa
5．按介质工作温度分：
a.超低温阀：
t＜-100℃
b.低温阀：
-100℃≤t≤-40℃
c.常温阀：
-40℃≤t≤120℃
d.中温阀：
120℃≤t≤450℃
e.高温阀：
t≥450℃
6．按公称通径分：
a．小口径阀DN≤40mm
b．中口径阀DN50~300mm
c．大口径阀DN350~1200mm
d．特大口径阀DN≥1400mm
7．按阀体材料分：
a．非金属材料阀：
如陶瓷，玻璃钢，塑料阀门等；
b．金属材料阀：
如铜合金，铝合金，钛合金，铸铁，碳钢，不锈钢等；
c．金属阀体衬里阀：
衬塑料阀门，衬橡胶，衬陶瓷等阀门。
1.4阀门的基本参数：
1.4.1阀门的压力
通常所说的阀门的压力有：
公称压力—PN，试验压力—PS，工作压力—p。
a.公称压力PN——是一个用数字表示的与压力有关的标准代号，是仅供参考用的一个方便的圆整数。
单位是MPa。
b．阀门壳体的实验压力PS——是检验阀门启闭件和阀体密封副（是指由阀座、阀瓣和密封件构成的密封结构）密封性能和阀杆与阀盖密封副密封性能的实验压力。
单位是MPa。
根据我国国标GB/T13927-1992阀门的试验压力一般是在20℃温度下允许最大工作压力的1.1倍。
欧美各国惯用Class表示公称压力。
Class和PN的对照：
Class
150
300
400
600
800
900
1500
2500
PN/MPa
1.6
2.0
2.5
4.0
6.3
10.0
13.0
15.0
25.0
42.0
日本标准压力用“K”表示。
“K”与Class对照:
Class150300600
“K”级102040
c.阀门的工作压力p一是指阀门在工作状态下的压力。
它与阀门材质和介质温度有关。
并在p的右下角加角注。
角注为介质温度除以10得的整数表示。
如介质最高温度420℃的工作压力表示为p42，单位为MPa。
1．4．2阀门的公称通径：
DN
公称通径用字母“DN”后面紧跟数字标志。
如公称通径200mm应标志为DN200。
它是供参考用的一个方便的圆整数，与加工尺寸不是严格对应关系。
例如与Φ54mm×3mm的钢管用阀的公称通径为DN50，但实际内径D为
Φ48mm。
1．4．3阀门的结构长度及阀兰尺寸
a．阀门的结构长度是指阀门与管道连接的两个端面之间的距离，用字母“L”表示。
阀门的结构长度对用户的维修与安装有直接的影响。
特别是在已经固定的管线上，要使用同类型、同公称压力、同规格的阀门要能够互换。
所以国家技术监督局在1989年颁布了阀门结构长度的国家标准。
如图1-7
图1-7阀门的结构长度
欧美等国家采用美国机械工程师学会的结构标准。
b．法兰尺寸
阀门法兰尺寸同结构长度一样，是保证能在管路上安装与互换的重要的条件。
已颁布了国家标准。
但在目前全国范围来看，其结构尺寸与阀兰尺寸仍然还没有完全的统一。
各厂家或进口阀门的连接尺寸所采用的标准并非一致。
所以在今后的实际的工作中要特别的注意。
若要设计，更换检修时一定要查清楚原阀的结构尺寸。
1．5阀门型号编制方法和阀门标识
阀门型号编制通常应表示出阀门的类型，驱动方式，连接形式，结构特点，公称压力，密封面材料，阀体材料等要素。
阀门的型号标准化对阀门的设计，选用，经销提供了方便。
当今阀门的类型和种类越来越多，阀门的型号的编制也愈来愈复杂。
虽然有统一的标准，但愈来愈不适应阀门工业的发展需要。
目前各阀门制造厂一般能采用标准的编号都采用了，但还有一些标准未含盖的，各厂家都有自己的编制的方法。
1.5.1型号编制方法：
目前对一些通用阀，如闸阀，截止阀，截流阀，球阀，蝶阀，隔膜阀，旋塞阀，止回阀，安全阀，减压阀，蒸汽疏水阀等，型号编制方法基本由7个单元组成，其含义如下：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
阀门材料
公称压力数值
或衬里材料
阀座密封面
结构型式
连接形式
驱动方式
阀门类型
a．类型代号：
用汉语拼音字母表示；如“A”—安全阀；“Q”—球阀；见表1—1
b．传动方式代号：
用阿拉伯数字表示；如“o”电磁动；“9”电动；见表1.5—2
c．连接形式代号：
用阿拉伯数字表示；如“1”内蜗纹连接；“2”外蜗纹连接；见表1.5—3
d．结构形式代号：
：
用阿拉伯数字表示；但对不同类型的阀其代号也不同。
见表1.5—4到表1.5—14
e．阀座密封面或衬里材料代号：
用汉语拼音字母表示；见表1.5—15
f．公称压力代号：
用阿拉伯数值表示；其数值是以MPa为单位的公称压力值的10倍。
用于电站的阀门，当介质最高温度超过530℃时，其数值是以兆帕（MPa）为单位的工作力值的10倍。
g．阀体材料代号：
用汉语拼音字母表示；见表1.1—16
h．对于PN≤1.6MPa的铸铁阀体和PN≥2.5MPa碳素钢阀体省略该项代号。
表1.5-1
类型
代号
类型
代号
闸阀
Z
旋塞阀
X
截止阀
J
柱塞阀
U
节流阀
L
止回阀和底阀
H
球阀
Q
安全阀
A
蝶阀
D
减压阀
Y
隔膜阀
G
疏水阀
S
注：
低温（低于－40C）、保温（带加热套）和带波纹管的阀门，在类型代号前分别加“D”、“B”
和“W”汉语拼音字母。
驱动方式代号用阿拉伯数字表示，按表1.5-2的规定。
表1.5-2
驱动方式
代号
传动方式
代号
电磁动
0
锥齿轮
5
电磁-液动
1
气动
6
电-液动
3
液动
7
涡轮
3
气-液动
8
正齿轮
4
电动
9
注:
1.手轮.手柄和扳手传动以及安全阀减压阀疏水阀省略本代号。
2对于气动或液动：
常开式用6k、7k表示；常闭式用6a、7a表示；气动带手动用6s表示；防爆电动用9b表示。
连接形式代号用阿拉伯数字表示，按表1.5-3的规定。
表1.5-3
连接形式
代号
连接形式
代号
内螺纹
1
焊接
5
外螺纹
2
对夹
6
两种不同连接
3
卡箍
7
法兰
4
卡套
8
注：
焊接包括对焊和承插焊
结构形式代号用阿拉伯数字表示，按表1.5-4～1.5-14的规定。
表1.5-4
闸阀结构形式
代号
楔式
弹性闸板
0
单闸板
1
明杆
刚
双闸板
2
平行式
单闸板
3
性
双闸板
4
单闸板
5
暗杆楔式
双闸板
6
表1.5-5
截止阀和节流阀
结构形式
代号
直通
式
1
三通
式
3
角
式
4
直流
式
5
平衡
直通式
6
角式
8
压力计用
截止阀
9
表1.5-6
球
阀结构形
式
代号
直通式
1
浮动
Y型
2
L型
三通式
4
T型
5
四通
式
6
固定
直通
式
7
T型
三通式
8
L型
9
表1.5-7
蝶阀的结构形式
代号
杠杆式
0
垂直板式
1
斜板式
3
表1.5-8
隔膜阀结构形式
代号
隔膜阀结构形式
代号
屋脊式
1
直通式
6
截止式
2
闸板式
7
直流板式
3
角式T型
9
表1.5-9
旋塞阀
结构形式
代号
L形
2
填料
直通形
3
T形三通
4
四通
5
L形
6
油封
直通形
7
T芯三通
8
表1.5-10
止回阀
结构形式
代号
升降
直通式
1
立式
2
截止止
回式
3
单瓣式
4
旋启
多瓣式
5
双瓣式
6
蝶形止
回阀
7
表1.5-11
安全阀结构形式
代号
弹簧
封闭
带散热片
全启式
0
微启式
1
全启式
2
带扳手
全启式
4
不封闭
双弹簧微启式
3
微启式
7
全启式
8
微启式
5
带控制机构
全启式
6
脉冲式
9
注:
杠杆式安全阀在类型代号前加“G”汉语拼音字母。
表1.5-12
减压阀结构形式
代号
薄膜式
1
弹簧薄膜式
2
活塞式
3
波纹管式
4
杠杆式
5
表1.5-13
疏水阀结构形式
代号
疏水阀结构形式
代号
浮球式
1
蒸汽压力式
6
迷宫式或孔板式
2
双金属片式
7
浮桶式
3
脉冲式
8
液体或固体膨胀式
4
圆盘式
9
钟形浮子式
5
表1.5-14
柱塞阀结构形式
代号
整体柱塞
1
阀座密封面或衬里材料代号用汉语拼音表示,按表1.1-15的规定。
表1.5-15
阀座密封面或衬里材料
代号
阀座密封面或衬里材料
代号
锡基轴承合金（巴氏合金）
B
渗硼钢
P
搪瓷
C
衬铅
Q
渗氮钢
D
塑料
S
氟塑料
F
铜合金
T
合金钢
H
橡胶
X
衬胶
L
硬质合金
Y
尼龙塑料
N
注:
1.由阀体直接加工的阀座密封面材料代号用“W”表示.
2.当阀座和阀瓣（闸板）密封面材料不同时,用低硬度材料代号表示（隔膜阀除外）.
公称压力数值用阿拉伯数字表示,取以MPa为单位数值的10倍,用于电站工业的阀门,当工作温度超过530℃时,按GB1048第5条的规定标注工作压力。
阀体材料代号用汉语拼音字母表示，按表1.5-16的规定。
表1.5-16
阀体材料
代号
阀体材料
代号
钛或钛合金
A
铬钼钒钢
V
碳钢
C
灰铸铁
Z
可锻铸铁
K
Cr5Mo
I
铝合金
L
1Cr18Ni9Ti
P
球墨铸铁
Q
Cr18Ni12Mo2Ti
R
塑料
S
CF3、CF8
P
铜及铜合金
T
CF3M、CF8M
R
注：
Pg
1.6MPa的灰铸铁阀体和Pg
2.5Mpa的碳钢阀体省略本代号。
1.5.2阀门的命名
阀门的名称按传动方式，连接形式，结构形式，衬里材料和类型命名。
但下述内容在命名中均予省略。
1．连接形式中：
“法兰”。
2．结构形式中：
a．闸阀的“明杆”，“弹性”，“刚性”和“单闸板”。
b．截止阀和截流阀的“直通式”。
c．球阀的“浮动”和“直通式”。
d．蝶阀的“垂直板式”。
e．隔膜阀的“屋脊式”。
f．旋塞阀的“填料”和“直通式”。
g．止回阀的“直通式”和“单瓣式”。
h．安全阀的“不封闭”。
3．阀座密封面材料中的材料名称。
1.5.3阀门型号和名称编制方法示例：
1．国内几个具有代表性的阀门厂家的型号编制方法介绍
A．苏州阀门厂
采用6位代码表示：
是填补国标对阀门结构表达不全的缺点，同时为了保护本厂的利益。
012345
连接方式
密封件材料
阀体材料
压力级别
阀门类型
尺寸
（1）阀门类型表示符号：
J：
截止阀；Z：
闸阀；H：
旋启式止回阀；
P：
升降式止回阀；Q：
全通道球阀；VQ：
缩颈球阀。
（2）压力级别：
（API602）
1：
CL1509：
CL9008：
CL800
3：
CL30015：
CL1500
6：
CL60025：
CL2500
（3）阀体材料：
1：
WCB；A1052：
WC6；F113：
CF8；304
4：
CF8M；3165：
CF3；304L6：
CF3M；316L
（4）密封内件材料：
用1—6的阿拉伯数字表示。
（5）连接方式
不标注：
凸台平阀兰连接
R：
梯形槽环接S：
插接焊
W：
对焊C：
螺纹
B．武汉锅炉厂阀门产品代码：
采用5位代码表示：
1—阀门产品代号；2，3—产品设计顺序号；4—压力代号；5—类型代号。
C．大丰阀门厂产品代码：
采用6位代码表示：
2．国外部分厂家阀门产品代码
A．日本
B．日本
C．美国
1．6阀门的常用材料
正确合理地选用阀门的材质，可以获得阀门最经济的使用寿命和最佳的性能。
1.6.1壳体常用的材质：
a．灰铸铁：
适用于工作温度-15～200℃，PN≤1.6MPa的低压阀；
b．里心可锻铸铁：
适用于工作温度-15～300℃，PN≤2.5MPa的中低压阀；
c．球墨铸铁：
适用于工作温度-30～350℃，PN≤4.0MPa的中低压阀；
d．碳素钢（WCA，WCB，WCC）：
-29℃≤t≤425℃；适用于饱和蒸汽和过热蒸汽的中高压阀。
e．低温碳钢（LCB）：
-46℃≤t≤345℃之间的低温阀。
f．合金钢：
WC6，WC9适用于工作温度在-29～595℃之间的非腐蚀性介质的高温高压阀。
g．奥氏体不锈钢：
适用于工作温度在-196～600℃之间的腐蚀性介质阀门。
h．蒙乃尔合金；主要适用于氢氟酸介质阀门。
i．哈氏合金；适用于稀酸等强腐蚀性介质。
j．钛合金；适用于各种强腐蚀性介质。
k．铸造铜合金：
适用于温度在-273～200℃之间氧气管路和海水管路。
l．塑料陶瓷：
适用于PN≤1.6MPa，温度≤60℃的腐蚀性介质。
1.6.2阀门内件常用材料：
不锈钢；合金；橡胶；尼龙；聚四氟乙烯等。
1.6.3阀门密封面常用材料：
青铜；司太立合金；蒙乃尔合金；哈氏合金；20号合金等。
1．7选用阀门的基本原则
选用阀门的基本原则也就是我们在设计和使用中要考虑的强度、密封性、动作灵活性和使用寿命等基本性能。
1．7．1阀门的密封性能：
阀门的密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。
阀门密封性能主要包括两个方面：
内漏和外漏。
内漏：
是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度。
考核阀门内漏有相应的国家标准。
即GB/T13927-1992《通用阀门压力试验》，另一个标准是JB/T9092-1999《阀门的试验与检验》。
外漏：
是阀杆填料部件的泄漏。
垫片部件的泄漏和阀体因铸造缺陷造成的渗漏，外漏是不允许的。
阀门的密封部位有三处：
启闭件与阀座两密封面间的接触处；填料与阀杆和填料函配合处；阀体与阀盖的连接外。
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。
对于截断阀类来说，内漏是不允许的。
后两处的泄漏叫外漏，即“跑、冒、滴、漏”，它影响装置的正常运行，严重时还会造成事故。
对核电站一回路系统用阀，外漏更是不能允许的，否则，相当于小破口失水事故，因而阀门必须具有可靠的密封性能。
如果阀门没有泄漏或者泄漏在允许值范围内，则该阀被认为是对介质达到了密封。
阀门的密封性能应考虑以下因素：
（1）阀门密封面材质选用：
具有耐腐蚀性，耐冲刷和抗磨蚀。
包括：
金属密封面；用密封剂密封（向密封注射密封脂来达到密封）；软密封。
如塑料、橡胶等。
（2）垫片
垫片是阀门产生外漏的关键原因之一。
因此，要对不同的介质，不同的工作温度，不同的工作压力来选择不同的垫片。
主要有：
a.金属平垫片：
以其弹性和塑性变形来适应法兰面的不平整度。
b.压缩石棉纤维垫片：
综合了石棉和相交的特性。
适用于PN64介质温度在450℃以下。
为了增加强度，有时还在其中加入钢丝。
c.缠绕式垫片：
是由旋绕在外层的“V”形金属带和叠层之间镶嵌的软质材料组成。
金属带具有一定的弹性，以补偿法兰的微小变形，而镶嵌的软质材料进入法兰密封面不平整度空隙中为密封介质用。
（3）阀杆密封
阀杆是可动件，是最易产生外漏的部件。
因此，阀杆密封对于阀门是非常重要的。
阀杆的密封主要是压缩填料结构。
主要用石墨，石棉，云母石棉，聚四氟乙烯，柔性石墨等。
填料形式有：
唇形填料；挤压式填料；止推填料。
1.7.2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，以保证长期使用而不发生破裂或产生变形。
对一回路系统用阀在运行工况下强度性能的评价，应依据适当的强度理论、按照有关规范中的规定进行。
1.7.3流动阻力（流阻）
介质流过阀门后会产生压力损失，即阀门对介质的流动阻力。
介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量，阀门的局部流动损失用介质流过阀门的压力损失来表示。
阀门流动阻力的大小用局部阻力系数ζ来表示，它与阀门类型、结构形式、阀内通道的尺寸、通道内表面加工状况等因素有关，要通过试验来确定它的数值。
1.7.4动作性能
（1）启闭力和启闭力矩
开启或关闭阀门所必须施加的作用力或力矩。
它用于克服阀杆与填料间、启闭件与阀体间等处的摩擦力；及保证密封面
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