阀门材料-紧固件

阀门产品上用的紧固件主要指的是阀门中法兰用的螺栓和螺母，这个部位的紧固件是重要连接件。

1 紧固件的选用原则

（1）按产品标准规定进行选用。

（2）根据用户提出的要求确定。

（3）根据工况条件，如工作温度、工作压力、环境状况、垫片的类型等综合考虑。

（4）参照有关的管道法兰用的紧固件材料及对紧固件的要求确定材料。

2 常用的紧固件材料（螺柱、螺母配对）

常用的紧固件材料基本上可分为我国标准规范与美国标准规范所规定的材料。

2.1 我国常用的紧固件材料（螺柱、螺母配对）

表1 常用紧固件材料

螺柱	螺母	温度max℃	螺柱	螺母	温度max℃
35	25	425	0Cr18Ni9	0Cr18Ni9	600
35CrMo	35、45	425	0Cr17Ni12Mo2	0Cr17Ni12Mo2	600
35CrMo	30CrMo	500	25Cr2Mo1VA	25Cr2MoVA	600
25Cr2MoVA	30CrMo	550	25Cr2MoVA	35CrMo	600

表2 GB 150 螺柱、螺母材料组合

螺柱	螺母	温度℃	螺柱	螺母	温度℃
35	Q235A	＞-20～300	25Cr2MoVA	25Cr2MoVA	＞-20～550
			35CrMoVA	35CrMoA 35CrMoVA	＞-20～500
35	15	＞-20～350	1Cr5Mo	1Cr5Mo	＞-20～600
40MnB、40MnVB、40Cr	35、40Mn、45	＞-20～400	2Cr13	1Cr13、2Cr13	＞-20～450
30CrMoA	30CrMoA	-100～500	0Cr19Ni9*	25Cr2MoVA	＞-20～550
35CrMoA	40Mn、45	＞-20～400		0Cr19Ni9	-196～700
	30CrMoA 35CrMoA	-100～500	0Cr17Ni12Mo2	0Cr17Ni12Mo2	-196～700
25Cr2MoVA	30CrMoA	＞-20～500

* GB/T 1220-92为0Cr18Ni9

表3 国标法兰用螺栓螺母材料

材料牌号	公称压力 PN	温度max℃	材料牌号	公称压力 PN	温度max℃
Q235A	≤PN25	300	25Cr2Mo1VA	≤PN420	550
35	≤PN50		20Cr1Mo1VNbB		570
35CrMo	≤PN420	500	20Cr1Mo1VTiB
25Cr2MoVA		550	2Cr12WMoVNbB		600

注：公称压力现表示为PN25等，原标准规定表示为PN2.5Mpa，现许多参考资料仍采用原来的表示方法。

表4 低温管道法兰用螺栓、螺母

螺栓材料	使用状态	螺栓规格	螺栓试验温度℃	使用温度 ℃	螺母材料	使用状态	螺母试验温度℃
35	正火	≤M22	-29	-29	15	正火	免作
		M24～M48	-20
	调质	≤M48	-29
40Cr		≤M56			35	正火或调质
40MnB			-40	-40	40
40MnVB					40Mn
35CrMoA			-100	-100	30Mn2	调质	-70
					30CrMo
30CrMoA					35CrMo
0Cr18Ni9	固溶	≤M48	免作	-196	0Cr18Ni9	固溶	免作
0Cr17Ni12Mo2		≤M32			0Cr17Ni12Mo2

表5 专用级紧固件材料要求

牌号	标准	热处理制度	规格	机械性能 ≥			HB
				σb	σs	δ5 %
				MPa
30CrMo	GB/T 3077	调质 （回火≥550℃)	—	—	—	—	234～285
35CrMo			＜M24	835	735	13	269～321
			＞M24～M80	805	685	13	234～285
			＞M80	735	590	13	234～285
25Cr2MoVA	GB/T 3077	调质 （回火≥600℃)	≤M48	835	735	15	269～321
			＞M48	805	685	15	245～277
0Cr18Ni9	GB/T 1220	固溶	—	520	206	40	≤187
0Cr17Ni12Mo2			—

表6 PN 160～320双头螺柱

钢号	σb	σs	δ	ψ	αk	HB	备注
	MPa		%		N·m/cm2
	≥
40	580	340	19	45	60	207～240	JB/T 2773
40MnB	900	750	15		80	250～302
35CrMoA	800	600		50		214～286
40	568	333	19	45	49	187～229	中石化管道器材
35CrMo	784	588	15	50	78.4	241～285

表7 PN 160～320螺母

钢号	σb	σs	δ	ψ	αk	HB	备注
	MPa		%		N·m/cm2
	≥
35	540	320	20	45	70	179～217	JB/T 2775
40Mn	600	360	17		60	187～229
40Cr	800	600	15		80	235～277
25	451	274	23	50	49	149～170	中石化管道器材
20CrMo	686	490	16	45	78.4	197～241

表8 PN 160～320螺栓、螺母配对

螺栓材料	40	40MnB	35CrMoA	40	35CrMo
螺母材料	35	40Mn	40Cr	25	20CrMo
备注	JB/T 2773 JB/T 2775			中石化管道器材

2.2 美标阀门用紧固件

2.2.1 美标阀门用紧固件采用的标准

ASTM A 193《高温设备用合金钢和不锈钢螺栓材料》

ASTM A 194《高温和高压设备用碳素钢与合金钢螺栓和螺母材料》

ASTM A 320《低温用合金钢螺栓材料》

2.2.2 常用的美标阀门用螺栓、螺母材料配对

2.2.2.1 常用的美标阀门用螺栓、螺母材料配对见表9。

表9 美标阀门用螺栓、螺母材料配对

螺栓		螺母		适用范围
标准	牌号	标准	牌号
ASTM A 193	B7	ASTM A 194	2H	-29～425℃
	B7M		2HM	-29～425℃执行NACE标准的抗硫阀
	B16		7	-29～593℃
	B8		8	-196～700℃
	B8M		8M
ASTM A 320	L7		4	-46～-101℃低温阀

常用美标阀门用螺栓、螺母材料化学成分及机械性能见10。

表10 美标阀门常用螺栓、螺母材料化学成分及机械性能

材料名称

标准

牌号

化学成分

机械性能

备注

C

Mn

P ≤

S ≤

Si

Cr

Ni

Mo

V

Al

σb ≥MPa

σs ≥MPa

δ ≥

ψ ≥

αk

硬度

螺栓

ASTM A193

B7

0.37～0.49

0.65～1.10

0.035

0.040

0.15～0.35

0.75～1.20

0.15～0.25

860

720

16

50

321HB/35HRC

≤M64

B7M

0.37～0.49

0.65～1.10

0.035

0.040

0.15～0.35

0.75～1.20

0.15～0.25

690

550

18

50

235HB/99HRB

≤M100

B16

0.36～0.47

0.45～0.70

0.035

0.040

0.15～0.35

0.80～1.15

0.50～0.65

0.25～0.35

0.015

860

725

18

50

321HB/35HRC

≤M64

B8

≤0.08

≤2.00

0.045

0.030

≤1.00

18.0～20.0

8.0～11.0

515

205

30

50

223HB/96HRB

B8M

≤0.08

≤2.00

0.045

0.030

≤1.00

16.0～18.0

10.0～14.0

2.00～3.00

515

205

30

50

223HB/96HRB

ASTM A320

L7

0.38～0.48

0.75～1.00

0.035

0.040

0.15～0.35

0.80～ 1.10

0.15～0.25

860

725

16

50

≤M64

螺母

ASTM A194

2H

≥0.04

1.00

0.040

0.050

0.40

248～327HB

≤M64

2HM

≥0.04

1.00

0.040

0.050

0.40

159～235HB

7

0.37～0.49

0.65～1.10

0.035

0.040

0.15～0.35

0.75～1.20

0.15～0.25

248～327HB

8

0.08

2.00

0.045

0.030

1.00

18.0～20.0

8.0～11.0

126～300HB

8M

0.08

2.00

0.045

0.030

1.00

16.0～18.0

10.0～14.0

2.00～3.00

126～300HB

4

0.40～0.50

0.70～0.90

0.035

0.040

0.15～0.35

0.20～0.30

248～327HB

2.3 关于阀门中法兰紧固件选材中的说明

(1) 表6-1至表6-8是根据有关管道法兰标准中规定的紧固件选配情况列出的。阀门中法兰用紧固件如何选材，没有标准规定。有的产品只规定中法兰螺栓根部总面积上的拉应力不超过多少，及材料的类型，如中法兰螺栓应使用合金钢，螺母采用优质碳素钢，并无具体的规定。在具体应用中，阀门中法兰螺栓、螺母的选材可参考管道法兰标准中的规定。

(2) 阀门中法兰紧固件一般均需热处理后使用。经过热处理达到一定的力学性能才能充分发挥材料的作用。

根据产品的需要，有的高压阀门其紧固件要作力学性能检验。但对于一般产品而言，紧固件所用的材料达到一定硬度要求即可满足使用要求，而硬度要求是通过产品设计来确定，由热处理来实现的。由于材料的硬度和其σb、σs之间有一定关系，知道了硬度也即大约知道σb、σs的范围。

对于按国外标准制作的阀门，如果紧固件采用国外牌号则要注意这个牌号不只是化学成分符合此牌号要求，其力学性能也要达到要求。

（3）API 6D《管线阀门》规定用于低于-29℃的紧固件应按ASTM A 320《低温用合金钢螺栓材料》作低温冲击试验，其夏比V型切口冲击功三个试样平均值要达到27J。