阀门材料-密封面

如何确保阀门的密封，是在确保承压件强度可靠的前提下，阀门能否可靠使用的另一关键。

随着科技的进步，由于新材料源源不断的出现和阀门结构的复杂性、特殊性，造成阀门用于防止内漏的密封材料牌号极多，给选用时带来一定的困难。但归纳起来看，密封材料均具有其基本要求：即应具备必要的化学和物理性能，并在使用中安全可靠。因此，在选材时，只要根据具体的工况条件，阀门的结构和制造工艺，综合考虑，就能取得理想的效果。

① 密封面材料的分类

作为阀门的密封面属于定期密封的动连接结构，启闭件有时作相对平面移动（如闸板），有时作垂直移动，有时作相对旋转移动等等。由于每类阀门的密封原理不同，使用的工况不同就决定其适用的材料也不同，根据现有情况，密封面材料可概括为以下几类：即硬质密封材料、软质密封材料和油脂密封材料。

② 对密封面材料的一般要求

由于密封面是确保阀门密封的重要工作面，因此，密封面材料的性能和质量的好环将直接影响阀门的使用寿命。密封面材料必须满足以下基本要求：

a、耐热性

即要满足阀门在正常工况温度下的性能

b、耐蚀性

就是要在相应介质工况下，密封面材料不能受到腐蚀破坏。而密封面材料的耐蚀性能主要取决于材料的成份及其化学稳定性。

c、抗擦伤

擦伤是指密封面在相对运动过程中，由于摩擦而引起的密封面损伤，这种损伤将直接影响密封的效果。

密封面材料的抗擦伤性能，主要由材料本身的内部性质决定。

d、耐冲蚀和气蚀

冲蚀是指在介质高速流经密封面时，造成密封面冲刷的破坏。冲蚀对密封面影响很大，因此，必须给予足够重视。

e、硬度

应有一定的硬度，并能确保在阀门使用的温度下，硬度值不发生大的下降。尤其对颗粒状介质或者介质不洁净，密封比压较大的场合，硬度的高低将决定阀门的密封寿命。

f、膨胀系数

密封面和基体材料的膨胀系数应相近，这对镶密封圈的结构更为重要，以免在高温下产生额外的应力和松动，而造成密封面刚度破坏。

g、加工工艺性

密封材料应便于加工和研磨。

h、焊接性

密封面材料可焊性要好，否则要采取焊前予热，焊后保温的措施，以免造成裂纹缺陷。

i、其它要求

对软质密封材料，除保证耐蚀性外，还应保证其耐热性或耐寒性及一定的强度性能。

应该指出的是，以上对密封面材料的要求基本上是理论要求，实际上，真正要全面符合上述要求很难达到，平时选材时只要满足几项主要指标即可。

③密封面材料

a、硬质密封面材料

硬质密封面材料可适用于任何工况场合，是阀门中采用最为普遍的材料。

此类材料的特点是，可具备密封面材料所有的基本要求：

硬质密封面材料品种，牌号很多，大致可分为：铜合金，巴氏合金，合金钢，不锈钢，哈氏合金、蒙乃尔、硬质合金，陶瓷、碳化钨、Ni基合金等。

而按其工艺和材料的特点又可分为：本体型、堆焊型、喷焊型和表面处理型几种。

本体型：

基本上适用于可耐腐蚀的承压件材料，如铜、不锈钢等，一般可在基体上直接加工。

堆焊型：

可适用于各种基体材料。此类焊材可分为带药皮焊条和裸丝焊条。

喷焊型：

是堆焊型的改进，焊材的成份和特性基本同堆焊型材料，其区别在于喷焊材料是合金粉末，可通过火焰加热喷焊而成。其特点是：省材料、表面平整、效率高。

表面处理型：

即密封面通过表面高频淬火、渗氮、镀Cr或镀Ni-P等工艺方法使其密封面达到耐腐蚀和一定硬度的方法。

b、软质密封面材料

此类密封面材料主要用于温度不高的工况场合。其特点是密封可靠，尤其对塑料类（如PTFE）不但耐蚀性好，而且摩擦系数小。

此类材料主要有：橡胶类和塑料类二种。

软质材料可以单独使用，也可通过衬覆工艺使用（如衬胶、衬PTFE等）。

c、油脂密封材料

此类材料主要是通过密封脂来达到密封要求。

d、密封面材料标识代号

密封面材料是阀门中的关键材料，为便于识别，以免误用，一般除在手轮上采用油漆标识外，各国述制定了专门的标识代号。

我国在JB/T 308中对密封面材料标识如下：

阀座密封面或衬里材料	代号	阀座密封面或衬里材料	代号
铜合金 橡胶 尼龙塑料 氟塑料 巴氏合金 Cr13系不锈钢 蒙乃尔合金 奥氏体不锈钢	T X N F B H M R	渗氮钢 硬质合金 衬胶 衬铅 搪瓷 渗硼钢 陶瓷 塑料	D Y J Q C P G S

注：由阀体直接加工的阀座密封面材料代号用“W”表示；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）。

对防止内漏的常用密封面材料见下表所示：

材料类别			材料组号	材料名称	硬度	适用温度（℃）	适用介质
硬质材料	铜合金		1	铝青铜		-254～250	水、海水、低温介质、氧气等
				青铜
				锰黄铜
	Cr13 型 （H）型	表面淬火	4	1Cr13，2Cr13	HV500～600	-29～450	水、蒸汽、油品等轻腐蚀介质
		堆焊	1	D577	≥28HRC
				D507	≥40HRC
				SF-3T	≥30HRC
				D507Mo	≥37HRC	≤510
				D547Mo	≥37HRC	≤600
		粉		F32-32[FFe-3（铁基）]	≥30HRC	-29～450
				F32-38[FFe-4（铁基）]	≥36HRC
				F321	≥40HRC
	HF型 （Y）型	焊条	5	D802	≥40HRC	-254～700	水、蒸汽、油品、腐蚀性介质、氧化性介质等
				D812	≥44HRC
				StelliteNo6	≥40HRC
				SF-5T	32～40HRC
				SF-6T	≥38HRC
		焊丝		丝111	40～46HRC
				丝112	45～50HRC
		粉		F22-42（钴基）	40～44HRC
				F22-45（钴基）	42～47HRC
				F12-37（镍基）	35～40HRC
				158W（钴基）	≥40HRC
				158Y（钴基）	≥45HRC
	不锈钢		2	18-8		-254～650	硝酸等腐蚀介质及高温，低温介质
			10	18-8Mo			醋酸等腐蚀介质及高温，低温介质
			13	20号合金		-46～316	氧化性介质，各种浓度硫酸，氨等
			3	25Cr-20Ni		≤800(≤1000)	腐蚀性介质，抗氧 化性介质
	镍基合金		9	Ni-Cu合金		-254～475	还原性和氧化性介质
				哈氏合金			强氧化性介质，强酸、硫酸、磷酸等
软质材料	橡胶类			丁腈橡胶NBR		-20～110	水、油品、碱、非氧化稀酸
				三元乙丙橡胶EPDM		-40～140	水、蒸汽、稀酸、碱、盐等
				氟橡胶FPM		-40～200	各类酸、碱、盐、石油产品等
				硅橡胶SI		-100～300	稀酸、碱、盐及高温和低温介质
	塑料类			聚四氟乙烯PTFE		-196～150	水、蒸汽、油品、气体及腐蚀性介质
				增强聚四氟乙烯R-PTFE		-196～200
				尼龙NYLON		-50～100
				对位聚苯PPL		≤260	用于温度高的工况介质
				聚醚醚酮PEEX

MSS SP 25-98国际上通用的密封面材料标识如下表所示：

密封面材料	标识	密封面材料	标识
铝	AK	氯丁橡胶	CR
黄铜	BRS	丁基橡胶	IIR
青铜	BRZ	乙烯、丙烯橡胶	EPR
碳铜	CS	氟橡胶	FPM
铸铁	CI	硅橡胶	SI
球墨铸铁	DI	不锈钢	SS
可锻铸铁	MI	13铬	CR13
表面硬化	HF	18-8	18-8
整体阀座	INT	18-8Mo	18-8Mo
表面硬化钢渗氮	SH	尼龙	MYL
石棉	ASB	聚四氟乙烯	TFE
丁晴橡胶	NBR	三元乙丙橡胶	EPDM

在选用密封面材料时，还应注意以下几点：

①对塑料类材料（如PTFE，PPL、PEEK等）由于它们具有冷流倾向（假屈服），因此在选用时应给予足够重视。

②在选择塑料类材料时，资料上介绍的适用温度往往是静态不受力状态下的数据，若用在阀门上作为密封材料，还应考虑其承受力的条件。

③国外密封面材料常用标识代号表示，而不具体规定材料牌号，例如：CR13材料，系指含Cr≥13%的一组材料，对应我国材料体系中为马氏体不锈钢高频淬火；D577，D507，D507Mo等堆焊焊条；铁基粉末等范畴。因此，设计选用时，在已知标准和用户总的要求下，还要熟知与之对应材料牌号和工艺方法。

④针对具体的腐蚀性介质，要慎重选材。

⑤密封面的配对原则

按定单中用户指明的密封副材料直接选用。

按相应的阀门标准规范规定选用（如API 600等）。

对新产品，可根据已掌握的技术数据，自行选用。

对配对的二个密封面材料，笔者认为，应使宽的密封面材料硬度高些。

对一般密封面材料的抗擦伤性：HF优于SF-3T、而SF-3T优于CR 13。