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用于氣動流量調(diào)節(jié)閥高溫螺栓的選材
用于氣動流量調(diào)節(jié)閥高溫螺栓的選材
一般將工作溫度超過350℃以上的溫度稱為高溫，長期在高溫環(huán)境下工作的調(diào)節(jié)閥螺栓，會產(chǎn)生應(yīng)力松馳，因此，對其性能有如下要求。
（1）材料必須具有良好的抗松馳性，它可降低螺栓的初應(yīng)力，也可降低對材料屈服強度的要求，減少螺栓發(fā)生脆斷的危險。
（2）材料應(yīng)具有良好的耐熱性能、較高的室溫和高溫的力學(xué)性能，以保證閥門螺栓在高溫環(huán)境下仍具有足夠的強度。但過高的屈服強度將增加材料對應(yīng)力集中的敏感性和蠕變脆性傾向。
（3）高溫螺栓用鋼應(yīng)該具有足夠的持久強度和蠕變強度，高溫螺栓的設(shè)計必須以蠕變極限和持久強度為極限應(yīng)力。
（4）材料必須具有良好的持久塑性和較低的缺口敏感性。一般要求控制閥材料的持久塑性 大于3%~5%。當(dāng)持久塑性 小于3%時，材料的持久缺口敏感性顯著增加，并呈現(xiàn)出蠕變脆性傾向。螺栓的螺紋相當(dāng)于一連串的缺口，缺口處存在較大的應(yīng)力集中，高溫使大多數(shù)的耐熱鋼和高溫合金對應(yīng)力集中的敏感性急劇增加。較高的持久塑性和較低的缺口敏感性將使缺口處的應(yīng)力得到重新分布，緩和缺口尖端處的應(yīng)力峰。
（5）高溫螺栓用鋼還必須具有良好的抗氧化性能，電動調(diào)節(jié)閥螺栓的材料必須與螺母和法蘭的材料相匹配，并使螺母材料的線脹系數(shù)高于螺栓材料的線脹系數(shù)。
（1）材料必須具有良好的抗松馳性，它可降低螺栓的初應(yīng)力，也可降低對材料屈服強度的要求，減少螺栓發(fā)生脆斷的危險。
（2）材料應(yīng)具有良好的耐熱性能、較高的室溫和高溫的力學(xué)性能，以保證閥門螺栓在高溫環(huán)境下仍具有足夠的強度。但過高的屈服強度將增加材料對應(yīng)力集中的敏感性和蠕變脆性傾向。
（3）高溫螺栓用鋼應(yīng)該具有足夠的持久強度和蠕變強度，高溫螺栓的設(shè)計必須以蠕變極限和持久強度為極限應(yīng)力。
（4）材料必須具有良好的持久塑性和較低的缺口敏感性。一般要求控制閥材料的持久塑性 大于3%~5%。當(dāng)持久塑性 小于3%時，材料的持久缺口敏感性顯著增加，并呈現(xiàn)出蠕變脆性傾向。螺栓的螺紋相當(dāng)于一連串的缺口，缺口處存在較大的應(yīng)力集中，高溫使大多數(shù)的耐熱鋼和高溫合金對應(yīng)力集中的敏感性急劇增加。較高的持久塑性和較低的缺口敏感性將使缺口處的應(yīng)力得到重新分布，緩和缺口尖端處的應(yīng)力峰。
（5）高溫螺栓用鋼還必須具有良好的抗氧化性能，電動調(diào)節(jié)閥螺栓的材料必須與螺母和法蘭的材料相匹配，并使螺母材料的線脹系數(shù)高于螺栓材料的線脹系數(shù)。
工作溫度在350℃以上的螺栓應(yīng)選擇使用耐熱鋼。調(diào)節(jié)閥螺栓用鋼中的耐熱鋼主要有：低合金珠光體耐熱鋼、高鉻馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、鐵鎳基和鎳基合金耐熱鋼。
不銹鋼既是耐熱鋼，同時也是耐腐蝕鋼。
（1）低合金珠光體耐熱鋼
低合金的珠光體耐熱鋼可以在較高的溫度下使用。一般工作溫度低于480℃的螺栓可以選擇鉻鉬鋼，而工作溫度在540℃以下則宜使用鉻鉬釩鋼。這兩類閥門材料在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下短期使用性能較好，在正火回火狀態(tài)下長期使用具有較好的抗松馳性能。鉻鉬釩鋼經(jīng)正火回火后，室溫沖擊韌性較低，在540℃時有持久缺口敏感性，持久強度降低。
（2）馬氏體不銹鋼
含鉻量在12%~17%的馬氏體不銹鋼螺栓具有較好的抗松馳性能，較高的持久塑性和較低的缺口敏感性。控制閥除材料的韌性和熱強性較好外，還具有良好的減振性能和較小的線膨脹系數(shù)，能抗大氣和海水環(huán)境腐蝕。馬氏體不銹鋼螺栓適用于沖擊載荷和腐蝕介質(zhì)的環(huán)境條件。在最高工作溫度不超過600℃時，其強度雖然低于奧氏體不銹鋼，但仍有相當(dāng)?shù)膹姸�。但馬氏體不銹鋼的低溫性能較差。在低于0℃以下的環(huán)境中，材料的韌性會喪失，存在冷脆現(xiàn)象。
（3）奧氏體不銹鋼
奧氏體18-8不銹鋼螺栓具有良好的抗全面腐蝕性能和高溫力學(xué)性能，能在600℃的高溫下使用。且具有良好的低溫性能，蝶閥在較低的溫度下仍能保持相當(dāng)?shù)膹姸�。但其缺點是材料的屈服強度較低，且不能通過熱處理改善其力學(xué)性能。而奧氏體沉淀硬化不銹鋼是在熱處理過程中，通過時效處理產(chǎn)生沉淀硬化，析出彌散分布的碳化物和金屬間的化合物，從而提高強度，同時仍保持原不銹鋼原來良好的耐腐蝕性和抗氧化性，這種螺栓在650℃以下使用抗松馳性能較穩(wěn)定，但其合金含量較高，熱處理工藝較復(fù)雜，材料的價格較昂貴。
（4）鐵鎳基和鎳基合金
工作溫度在570℃以上的螺栓可以選擇鐵鎳基或鎳基合金�？刂崎y這類材料一般含鈷，具有特別好的高溫性能。如美國的waspalog鎳基合金，可在760℃以下工作；M252鎳基合金可用至840℃，Cr14Ni25Mo鐵鎳基合金也可使用至650℃；我國生產(chǎn)的高溫合金也可用作高溫螺栓用鋼。
不銹鋼既是耐熱鋼，同時也是耐腐蝕鋼。
（1）低合金珠光體耐熱鋼
低合金的珠光體耐熱鋼可以在較高的溫度下使用。一般工作溫度低于480℃的螺栓可以選擇鉻鉬鋼，而工作溫度在540℃以下則宜使用鉻鉬釩鋼。這兩類閥門材料在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下短期使用性能較好，在正火回火狀態(tài)下長期使用具有較好的抗松馳性能。鉻鉬釩鋼經(jīng)正火回火后，室溫沖擊韌性較低，在540℃時有持久缺口敏感性，持久強度降低。
（2）馬氏體不銹鋼
含鉻量在12%~17%的馬氏體不銹鋼螺栓具有較好的抗松馳性能，較高的持久塑性和較低的缺口敏感性。控制閥除材料的韌性和熱強性較好外，還具有良好的減振性能和較小的線膨脹系數(shù)，能抗大氣和海水環(huán)境腐蝕。馬氏體不銹鋼螺栓適用于沖擊載荷和腐蝕介質(zhì)的環(huán)境條件。在最高工作溫度不超過600℃時，其強度雖然低于奧氏體不銹鋼，但仍有相當(dāng)?shù)膹姸�。但馬氏體不銹鋼的低溫性能較差。在低于0℃以下的環(huán)境中，材料的韌性會喪失，存在冷脆現(xiàn)象。
（3）奧氏體不銹鋼
奧氏體18-8不銹鋼螺栓具有良好的抗全面腐蝕性能和高溫力學(xué)性能，能在600℃的高溫下使用。且具有良好的低溫性能，蝶閥在較低的溫度下仍能保持相當(dāng)?shù)膹姸�。但其缺點是材料的屈服強度較低，且不能通過熱處理改善其力學(xué)性能。而奧氏體沉淀硬化不銹鋼是在熱處理過程中，通過時效處理產(chǎn)生沉淀硬化，析出彌散分布的碳化物和金屬間的化合物，從而提高強度，同時仍保持原不銹鋼原來良好的耐腐蝕性和抗氧化性，這種螺栓在650℃以下使用抗松馳性能較穩(wěn)定，但其合金含量較高，熱處理工藝較復(fù)雜，材料的價格較昂貴。
（4）鐵鎳基和鎳基合金
工作溫度在570℃以上的螺栓可以選擇鐵鎳基或鎳基合金�？刂崎y這類材料一般含鈷，具有特別好的高溫性能。如美國的waspalog鎳基合金，可在760℃以下工作；M252鎳基合金可用至840℃，Cr14Ni25Mo鐵鎳基合金也可使用至650℃；我國生產(chǎn)的高溫合金也可用作高溫螺栓用鋼。
