Alegerea materialului de supapă este crucială pentru performanța, scenariile sale aplicabile și durata de viață a serviciilor. Următoarele detalii diferențele dintre fontă, oțel carbon și oțel turnat pe baza proprietăților materialelor, a diferențelor de performanță și a scenariilor de aplicare:
Comparația proprietăților materiale
Furba are un conținut de carbon de 2%- 4%, un conținut ridicat de siliciu și multe impurități. Este distribuit direct după topire, făcând procesul simplu. Este fragilă, rezistentă la uzură și are o rezistență ridicată la compresiune, dar are o rezistență scăzută la tracțiune, o rezistență slabă de șoc și vibrații și rezistență medie la coroziune.
Oțelul de carbon are un conținut de carbon de 0,02%-2,11%, compus în principal din fier și carbon. Este format din lingouri prin procese de presiune, cum ar fi rularea și forjarea. Oferă performanțe generale bune, cu un echilibru de forță, ductilitate și duritate, bună de sudabilitate și utilabilitate, dar rezistență slabă la coroziune.
Oțelul turnat are un conținut de carbon de 0,15%- 0,6%, are puține impurități, este turnat din oțel topit și necesită tratare termică pentru a îmbunătăți proprietățile. Are o putere ridicată, o duritate bună și o rezistență la impact. Alierea (cum ar fi adăugarea de crom sau nichel) poate spori coroziunea și rezistența la temperaturi ridicate.
Diferențe cheie de performanță
1. Proprietăți mecanice
Forță și duritate
Furtră de fontă: rezistență ridicată la compresiune (de exemplu, fontă gri are o rezistență la compresiune de 200-400 MPa), dar rezistență scăzută la tracțiune (doar 100-250 MPa), o duritate slabă și predispusă la fractură sub impact.
Oțelul de carbon: rezistența la tracțiune crește odată cu creșterea conținutului de carbon (de exemplu, oțelul Q235 are o rezistență la tracțiune de aproximativ 370-500 MPa, în timp ce 45 de oțel poate ajunge la peste 600 MPa). De asemenea, are o plasticitate și o duritate bună și poate rezista la o oarecare deformare.
Oțel turnat: rezistența la tracțiune este de obicei 450-800 MPa, iar duritatea sa este semnificativ superioară fontării (de exemplu, oțelul turnat ZG230-450 are o alungire de până la 22%), ceea ce îl face adecvat pentru a purta încărcături dinamice.
Rezistența la uzură
Furta de fontă (în special uzura - fontă rezistentă) conține grafit, care are un coeficient scăzut de frecare și rezistență superioară la uzură la oțelul carbon obișnuit și oțelul turnat. Este adesea utilizat în aplicații care necesită reducerea frecării (de exemplu, suprafețe de etanșare a corpului valvei).
2. Rezistența la coroziune
Fntă a fontării: grafitul din matrice formează cu ușurință microceluri, ceea ce duce la o rezistență medie la coroziune. Sunt necesare acoperiri de suprafață (cum ar fi vopsea sau galvanizare) sau coroziune - fontă rezistentă (cum ar fi High - fontă de siliciu).
Oțel de carbon: rugini ușor și corodează rapid în medii umede, acide sau alcaline. Sunt necesare tratamente suplimentare de protecție împotriva coroziunii (cum ar fi electroplarea sau acoperirea epoxidică).
Oțel turnat: oțelul turnat obișnuit are o rezistență similară la coroziune la oțelul carbon, dar oțelul turnat din oțel inoxidabil (cum ar fi CF8 și CF3M) poate fi creat prin adăugarea de elemente de aliere (cum ar fi CR și Ni) pentru a îmbunătăți semnificativ rezistența la coroziune.
3. High - rezistență la temperatură
Fontă: fontă gri are o rezistență slabă la căldură (lung - Temperatura de funcționare a termenului mai mică sau egală cu 300 de grade). Fierul ductil poate avea o rezistență la căldură ușor mai mare (mai mică sau egală cu 400 de grade), dar este susceptibilă la oxidare la temperaturi ridicate.
Oțel carbon: Oțelul de carbon obișnuit are un termen lung - Temperatura de funcționare mai mică sau egală cu 450 de grade. Forța sa scade semnificativ la temperaturi ridicate, deci este necesară căldura - oțel rezistent (cum ar fi 15crmo).
Oțel turnat: prin aliere, poate rezista la temperaturi ridicate (de exemplu, ZG1CR18NI9TI din oțel inoxidabil din oțel din oțel inoxidabil poate rezista la temperaturi care depășesc 800 de grade), ceea ce face adecvat pentru medii de temperatură ridicate - (de exemplu, aburi și ulei cald).
4. Prelucrabilitate
Fntă a fontării: oferă proprietăți excelente de turnare și o fluiditate bună, permițând modelarea complexă (de exemplu, corpuri de supapă cu chiuvete de căldură). Cu toate acestea, are o mașina de abilitate (duritate și fragilitate) și sudabilitate (predispusă la fisurare).
Oțel de carbon: oferă o forjare, sudare excelentă și mașinabilitatea, ceea ce face ușor formarea în diferite forme (de exemplu, flanșe și conexiuni filetate), ceea ce face ca aplicațiile care necesită o asamblare și dezasamblare frecventă.
Oțel turnat: Procesul de turnare este mai complex decât fontă (necesitând temperatura de turnare controlată și rata de răcire), dar proprietățile sale pot fi îmbunătățite prin tratamentul termic (de exemplu, normalizare și temperare), rezultând o sudabilitate superioară în comparație cu fontă.
Compararea aplicațiilor
1. Valve din fontă
Scenariu de aplicare:
Presiune scăzută -, statică sau mică - conducte de diametru (de exemplu, DN mai puțin sau egale cu 300mm), cu fluide non -} corozive sau ușor corozive, cum ar fi apă, abur și ulei.
Supape tipice: supape de poartă, supape de glob și supape de control (utilizate în mod obișnuit în alimentarea cu apă și la drenaj și sisteme de încălzire).
Avantaje: costuri reduse, turnare ușoară și rezistență bună la uzură.
Dezavantaje: nu poate fi utilizat în medii ridicate -} presiune, impact sau corozive.
2. Valve din oțel carbon
Cereri aplicabile:
Mediu - și conducte de presiune - (de exemplu, PN mai puțin sau egale cu 16 MPa), medii precum aer, abur, petrol și gaz, care trebuie să reziste la anumite presiuni și vibrații (de exemplu, conducte industriale și sisteme termale).
Supape tipice: supape cu bilă, valve de fluture și supape de siguranță (de exemplu, supape din Q235 și 20# oțel).
Avantaje: rezistență ridicată, performanță generală echilibrată și costuri moderate de procesare.
Dezavantaje: rezistență inadecvată la coroziune, care necesită o protecție regulată a coroziunii.
3. Valve din oțel turnat
Cereri aplicabile:
Presiune ridicată -, temperatură ridicată -, ridicat - impact sau condiții de funcționare complexe (de exemplu, PN mai mare sau egală cu 25 MPa, temperatură mai mare sau egală cu 450 grade) sau aplicații care necesită rezistență la coroziune (de exemplu, oțel inoxidabil și oțel turnat).
Supapele tipice includ valvele centralei (cum ar fi supapele de poartă și supapele globului), supapele chimice (cum ar fi supapele cu bilă din oțel inoxidabil) și supapele de inginerie offshore.
Avantaje: forță ridicată, o duritate bună și adaptabilitatea la medii extreme prin aliere.
Dezavantaje: proces de turnare cu costuri ridicate și complexe.
Rezumat și recomandări de selecție
Furtră: cost redus, presiune scăzută: ieftin, cu proprietăți excelente de turnare, îndeplinește etanșarea și presiunea de bază - cerințe de rulment.
Oțel de carbon: potrivit pentru aplicații de presiune - și ridicate -, medii convenționale. Oferă un echilibru de forță și duritate, este ușor de procesat și oferă un cost ridicat - eficacitate.
Oțel turnat (aliaj): potrivit pentru aplicații de înaltă presiune, temperatură ridicată și coroziune. Aliajarea poate îmbunătăți rezistența, ridicată - rezistență la temperatură și rezistență la coroziune, ceea ce o face potrivită pentru condiții de operare complexe.