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第一章鋼製閥門主體和內件材料
閥門的主體是指承受介質壓力的閥體、閥蓋（或端蓋）、閘板（或閥瓣）。其中，閥體和閥蓋（端蓋）是承受介質的承壓件，閘板（閥瓣）是控制介質流動的控壓件。
內件是指接觸介質的閥杆和閘板(閥瓣)、閥座兩者的密封面。
承壓件的定義是：一旦它們失效，其所包容的介質會釋放到大氣中的零件。因此，所用的材料必須能在規定的介質溫度、壓力作用下達到相應的力學效能、耐腐蝕性和良好的冷、熱加工工藝性。
大多數閥門的閥體、閥蓋（端蓋）、閘板（閥瓣）形狀比較複雜，因此採用鑄件較多，只有某些小口徑閥門根據閥類的不同或特殊工況的要求採用鍛件。
第一節鋼製閥門的主體材料
1、碳素鋼
碳素鋼適用於非腐蝕性介質，在某些特定的條件下，例如某些有腐蝕性的介質在一定範圍內的溫度濃度條件下也可採用碳素鋼。
碳素鋼的適用溫度範圍：-29~425℃。中石化標準sh 3064《石油化工鋼製通用閥門選用、檢驗及驗收》規定碳素鋼制閥門的適用溫度範圍為-20~425℃，其下限定為-20℃的依據是gb 150《鋼製壓力容器》。
但當以wcb、wcc這兩種鋼作閥體、閥蓋、閘板（閥瓣）、支架時，這兩種鋼的適用溫度下限為-29℃。
常用的碳素鋼鑄件和鍛件材料見表1-1。
常用的碳素鋼鑄件、鍛件材料表1-1
注：（1）表1中wca、wcb、wcc是按美國標準表示的牌號，zg 205-415、zg 250-485、zg 275-485是按gb/t 5631鑄鋼牌號表示方法分別對應wca、wcb、wcc的牌號。uns j02502、uns j03002、uns j02503是以美國金屬與合金統一系統編號方法，分別對應wca、wcb、wcc的牌號。
（2）表1中最常用的是wcb鋼，其標準含碳量≤0.30%，但為了獲得優良的焊接效能和力學效能，其含碳量應控制在0.25%左右。
（3）殘留元素cr、ni、mo、v、cu也是必須控制並達標，其殘留元素總量應≤1%，但有碳當量（ce）要求時此條不適用。
（4）當閥門的連線端為焊連線時必須控制碳總量。astm a 216補充要求中規定了使用於不同場合的碳素鋼鑄件碳當量的要求。但不同的產品標準根據其工況條件，對碳當量的要求也不同，如api 6d則要求爐前分析ce≤0.
43，成品分析ce≤0.45。同樣為了保證焊接效能api 6d對焊接端的碳素鋼鑄件含碳量也作了規定，爐前分析ce≤0.
23%，成品分析ce≤0.25%。
（5）astm a 105並不是我國的25號鋼或25mn鋼，雖然其主要化學成分相當於我國的25mn鋼，但astm a 105對雜質元素cu、ni、cr、mo、v、nb的控制以及c、mn含量的關係和材料的熱處理都有控制要求。
（6）鍛鋼閥門是否需要進行材料的力學效能檢測是根據產品設計要求決定的，對於低碳鋼只要化學成分合格，正火的熱處理工藝正確，其力學效能就一定的，不像中碳鋼和高碳鋼可以按淬火後的不同回火溫度得到不同的力學效能。對於鍛造高壓閥門如pn16.0mpa、pn32.
0mpa或更高壓力的鍛鋼閥同設計決定採用的材料應達到的力學效能。根據所要求的力學效能確定回火溫度以達到材料的效能符合設計要求。
2、不鏽鋼
2.1奧氏體不鏽鋼
閥門中常用的不鏽鋼是奧氏體不鏽鋼，適用溫度範圍很廣，低溫可用於-296℃（液氦），高溫可達到816℃，常用的溫度範圍為-196℃（液氮）至700℃。
奧氏體不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性、高溫抗氧化性和耐低溫效能。因此，奧氏體不鏽鋼廣泛用於製作耐腐蝕閥門、高溫閥門和低溫閥門。
奧氏體不鏽鋼的耐腐蝕性是相對的，不是什麼樣的腐蝕介質它都能承受。金屬的腐蝕現象或所謂的耐腐蝕性是根據腐蝕性介質的種類、濃度、溫度、壓力、流速等環境條件，以及金屬本身的性質，即含有成分、加工性、熱處理等諸因素的差異而分別有不同的腐蝕狀態和腐蝕速度。例如不鏽鋼具有優良的耐腐蝕性能，可是因為腐蝕環境或使用條件的不同，也可能發生意想不到的腐蝕破壞事故。
因此，應充分地了解腐蝕介質和耐腐蝕材料，才能選擇合適的耐腐蝕材料。
2.1.1金屬的腐蝕形態
金屬的腐蝕形態可分為兩大類：均勻（全面）腐蝕和區域性腐蝕，均勻（全面）腐蝕包括全面成膜腐蝕和無膜腐蝕。
（1）全面成膜腐蝕：腐蝕在金屬的全部或大部分面積上進行，而且生成保護膜，具有保護性。例如：
碳素鋼在稀硫酸中腐蝕很快，當硫酸濃度大於50%時，腐蝕率達到最大值，此後濃度再繼續增大腐蝕率反而下降。這是由於濃硫酸的強氧化性，在鋼鐵的表面生成一層組織緻密的鈍化膜，這種鈍化膜不溶於濃硫酸，從而起到了阻礙腐蝕作用。
（2）無膜腐蝕：無膜全面腐蝕很危險，因為它保持一定速度全面進行腐蝕。
（3）區域性腐蝕：區域性腐蝕的形態有十三種，如縫隙腐蝕、脫層腐蝕、晶間腐蝕與應力腐蝕等等。據調查，化工裝置中區域性腐蝕約佔70%。
在諸多區域性腐蝕的形態中與閥門製造有關且常見的是晶間腐蝕。
一般對均勻腐蝕的程度用腐蝕率表示，但如何評價則有不同規定。
按《石油化工企業管道設計器材選用通則》規定，介質對金屬材料的腐蝕速率，管道金屬材料的耐腐蝕能力可分為下列四類：
年腐蝕率不超過0.05mm的材料為充分耐腐蝕性材料；
年腐蝕率在0.05~0.1mm的材料為耐腐蝕性材料；
年腐蝕率在0.1~0.5mm的材料為尚耐腐蝕性材料；
年腐蝕率超過0. 5mm的材料為不耐腐蝕性材料。
《腐蝕資料手冊》對均勻（全面）腐蝕的耐蝕性用均勻腐蝕率來評價，見表1-2。
耐蝕性能的評價表1-2
據《金屬防腐蝕手冊》（中國腐蝕與防護學會）對金屬材料耐腐蝕性規定見表1-3。
金屬材料耐腐蝕性的10級標準表1-3
（4）晶間腐蝕：區域性地沿著結晶粒子邊界向深度方向腐蝕的形式稱晶間腐蝕。這種腐蝕，外面看不出腐蝕跡象。嚴重的晶間腐蝕可以穿過整個機體厚度。
產生晶間腐蝕的原因是由於沿晶粒邊界析出碳化鉻cr23c6或fecr化合物——稱σ相，使晶界周圍貧格，在適合的腐蝕介質（產生晶間腐蝕的介質）中，就形成碳化鉻（陰極）——貧鉻區（陽級）電池，使晶界貧鉻區產生腐蝕。
由上述可看出晶間腐蝕是有條件的。其內因是必須有碳化鉻或σ相沿晶界析出使晶界貧鉻。其外因是必須有腐蝕貧鉻區的介質。
水和一些中性溶液並不腐蝕貧鉻區，所以即使存在貧鉻區也不會產生晶間腐蝕。如果晶界不貧鉻，即使有產生晶間腐蝕的介質也不會產生晶間腐蝕。所以產生晶間腐蝕的內因、外因缺一不可。
產生貧鉻的原因：一是鋼水化學成分不合格，如碳高、鉻低或含鈦、鈮的不鏽鋼中碳鈦比或碳鈮比不夠。二是熱處理工藝不正確或焊接或加工時加熱至碳化物析出溫度，而在900℃至400℃冷卻速度不夠快而析出碳化物造成貧鉻。
2.1.2控制晶間腐蝕的方法
控制奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕有三種方法：
（1）執行正確的熱處理工藝，將鋼加熱至1100℃水淬（急冷）使碳化物向固溶體中溶解；
（2）加入固定碳的元素鈦或鈮；
（3）採用含碳量≤0.03%的超低碳不鏽鋼。
2.1.3晶間腐蝕檢驗
晶間腐蝕檢驗的前提是試樣的化學成分合格並經固溶處理。晶間腐蝕檢驗用的試片是80×18×3（長×寬×厚），上下兩平面磨至ra0.8的薄片，並分為敏化狀態試片和交貨產品狀態試片兩種。
敏化試片：將試片在650℃下加熱，保溫2小時（壓力加工件）或1小時（鑄件）空冷。之所以在650℃加熱是因為奧氏體不鏽鋼在500~700℃碳化鉻最易沿晶界析出造成晶界貧鉻從而在產生晶間腐蝕的介質中發生晶間腐蝕。
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