阀门主体零件适宜工作温度及工况详解三
4.4钛合金
钛(Ti)具有强度高，质量轻，足够高的抗热性和低温韧性及良好的加工性能和焊接性能。用于阀门生产中主要是铸造纯钛和锻造纯钛ZTA2。
钛对腐蚀性介质因温度等工况的不同而表现出耐蚀、不耐蚀甚至起火、爆炸等。因此，订货和设计选用时应对使用介质的性质(浓度、温度等)给予明确的规定。
钛材质的阀门在多种氧化性强腐蚀性介质和中性介质中具有优异的耐蚀性能。
钛在沸点以下且浓度≤80%的硝酸中均具有优异的耐蚀性。而在发烟硝酸中当NO2含量超过2%而含水量不足时，钛与发烟硝酸反应会发生爆炸，因此，钛一般不用于含量80%以上的高温硝酸。
钛在硫酸中不耐蚀，钛在盐酸中具有中等的耐蚀性。一般认为，工业纯钛可用于室温时浓度7.5%、60℃时浓度3%及100℃时浓度0.5%的盐酸中，钛还可用于35℃时浓度30%、60℃时浓度10%及100℃时浓度3%的磷酸中。
钛在HF(氢氟酸)中不耐蚀，钛在酸性氟化物溶液中也不耐蚀，钛在硼酸和铬酸中耐蚀，在氢碘酸和氢溴酸中可以使用。
钛可用于60℃10%硫酸和90%硝酸的混酸，沸腾的1%盐酸和5%硝酸的混酸以及室温王水(注：王水是3体积的浓盐酸和1体积的浓硝酸的混合物)中。
钛在室温下各种浓度的氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钠和氢氧化钾溶液中完全耐蚀，但不能用于沸腾的氢氧化钠和氢氧化钾中。碱中含氨会加剧钛的腐蚀。
钛在自来水、河水和空气中最高工作温度为300℃。钛可用于海水中最高流速达20m/s，钛在温度≤120℃海水中有很高的耐蚀性，若温度高于120℃，可能会产生点腐蚀和缝隙腐蚀。
钛除了蚁酸、草酸和较浓的柠檬酸(浓度≥50%)外，钛对所有的有机酸均具有优异的耐蚀性，但有机酸中含水量过低(<0.1%)时钛易发生点腐蚀。
钛在碳氢化合物和氯化碳氢化合物中有优异的耐蚀性。钛在干氯气中能发生剧烈反应生成TiCl4，并有着火的危险，但钛在湿氯(含水量在0.3～1.5%)中具有很好的耐蚀性。
钛在20～160℃干燥的HCl中是稳定的，但在湿氯化氢中盐酸对钛造成腐蚀。
钛在氯化物溶液中的点蚀电位较不锈钢高，钛抗氯离子的点蚀性能比不锈钢好，因而钛在氯化物溶液中获得了广泛的应用。
在温度≤80℃时钛一般不会产生点蚀，但在高温中等浓度的氯化物溶液(如100℃的25%氯化铝溶液、175℃的70%氯化钙溶液、200℃的25%氯化镁溶液和200℃的75%氯化锌溶液)中较易发生点蚀。
5 高温工况
高温工况阀门主要是指炼油厂用的高温阀门。
5.1亚高温
亚高温是指阀门的工作温度在325～425℃区域。如果介质是水和蒸汽时，主要用WCB、WCC、A105、WC6和WC9。如果介质是含硫油品时，主要用具有抗硫化物腐蚀的C5、CF8、CF3、CF8M和CF3M等。它们多用在炼油厂的常减压装置和延迟焦化装置上，此时CF8、CF8M、CF3及CF3M材质的阀门不是用于抗酸溶液腐蚀，而是用于含硫油品及油气管路上。在此工况中，CF8、CF8M、CF3和CF3M的最高工作温度上限为450℃。
5.2高温Ⅰ级
阀门的工作温度为425～550℃时为高温Ⅰ级(简称PI级)。PI级阀门的主体材料为ASTM A351标准中的CF8为基形的“高温Ⅰ级中碳铬镍稀土钛优质耐热钢”。因PI级是特定的称呼，在这里包含了高温不锈钢(P)的概念。因此，如果工作介质为水或蒸汽时，虽然也可用高温钢WC6(t≤540℃)或WC9(t≤570℃)，在含硫油品时虽然也可用高温钢C5(ZG1Cr5Mo)，但在这里不能称它们为PI级。
5.3高温Ⅱ级
阀门的工作温度为550～650℃，定为高温Ⅱ级(简称为PⅡ级)。PⅡ级高温阀门主要用于炼油厂的重油催化裂化装置，它包含用在三旋喷嘴等部位的高温衬里耐磨闸阀。PⅡ级阀门的主体材料为ASTM A351标准中的CF8为基形的“高温Ⅱ级中碳铬镍稀土钛钽强化型耐热钢”。
5.4高温Ⅲ级
阀门的工作温度为650～730℃，定为高温Ⅲ级(简称为PⅢ级)。PⅢ级高温阀门主要是用在炼油厂的大型重油催化裂化装置上。PⅢ级高温阀门主体材料为ASTM A351标准中的CF8M为基形的“高温Ⅲ级中碳铬镍钼稀土钛钽强化型耐热钢”。
5.5高温Ⅳ级
阀门的工作温度为730～816℃，定为高温Ⅳ级(简称为PⅣ级)。将PⅣ级阀门的工作温度上限定为816℃是因为阀门设计选用的标准ASME B16.34压力-温度等级中提供的最高温度为816℃(1500℉)。另外，工作温度超过816℃以后，钢就接近进入了锻造温度区域，此时金属处于塑性变形区间，金属的可塑性好，难以承受高的工作压力和冲击力而保持不变形。PⅣ级阀门的主体材料为ASTM A351标准中的CF8M为基形“高温Ⅳ级中碳铬镍钼稀土钛钽强化型耐热钢”。CK-20及ASTM A182标准中F310(其中C含量≥0.050%)及F310H等耐热不锈钢。
5.6 高温Ⅴ级
阀门的工作温度>816℃以上，称为高温Ⅴ级(简称为PⅤ级)。PⅤ级高温阀门(作切断用阀门，而非调节型蝶阀类的阀门)必须采用特殊的设计手段，如衬隔热衬里或通水或气冷却等，方能保证阀门的正常工作。所以，对PⅤ级高温阀门的工作温度上限不作规定，这是因为控制阀门的工作温度不是仅靠材料，而是用特殊的设计手段来解决的，而设计手段的基本原理是一样的。PⅤ级高温阀门可根据其工作介质和工作压力及采用的特殊设计方法等，选用合理的、能满足该阀门的材料。在PⅤ级高温阀门中，通常烟道插板阀或蝶阀的插板或蝶板常选用ASTM A297标准中的HK-30，HK-40高温合金，它们能在1150℃以下抗氧化和还原性气体中耐蚀，但不能承受冲击和高压载荷。
