在高温工况下选择阀门材料需要综合考虑多个因素，以下是德特森一些关键要点：

一、温度范围及材料特性

低于 425℃的工况

对于温度在 425℃以下的高温环境，碳钢是一种常见的选择。碳钢具有良好的强度和成本效益。例如，在一些蒸汽管道的阀门应用中，温度不太高的情况下，使用碳钢阀门可以满足基本的使用要求。它能够承受一定的压力和温度，并且在制造工艺上相对简单。

425℃ - 600℃的工况

当温度处于 425℃ - 600℃之间时，低合金钢是比较合适的材料。低合金钢含有少量的合金元素（如铬、钼等），这些合金元素可以提高材料的高温强度和抗蠕变性能。例如 1.25Cr - 0.5Mo 和 2.25Cr - 1Mo 等低合金钢，在石油化工行业的高温高压管道阀门中应用广泛。它们能够在较高温度下保持阀门的结构完整性，防止阀门因长期受热而发生变形等问题。

高于 600℃的工况

温度高于 600℃时，通常需要使用高温合金。高温合金如镍基合金（如 Inconel 系列）和钴基合金。镍基合金具有优异的高温强度、抗氧化性和抗热腐蚀性能。例如 Inconel 625 合金，其在高温下能够形成稳定的氧化膜，阻止氧气进一步侵蚀材料内部，而且具有较高的耐温能力，能够适应诸如航空航天发动机的高温排气阀门等极端高温环境。钴基合金则具有良好的耐磨性和抗热疲劳性能，在一些高温且存在磨损风险的阀门应用场景中有出色的表现。

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二、耐腐蚀性

介质腐蚀性的考虑

（1）如果阀门工作环境中的介质具有腐蚀性，材料的耐腐蚀性就成为关键因素。例如在化工生产中，常常会遇到含有酸、碱、盐等腐蚀性介质的情况。对于酸性介质，不锈钢（如 316L 不锈钢）是一种常用的材料。316L 不锈钢含有钼元素，使其对氯离子等腐蚀性离子具有更好的耐受性，适用于一些处理酸性液体的阀门。

（2）在强碱性环境下，镍合金也表现出良好的耐腐蚀性。而且在高温的腐蚀性环境中，材料的腐蚀速率可能会加快，所以要综合考虑温度和腐蚀介质的双重影响来选择合适的耐蚀材料。

然而，经过多次系统更新后，性能逐渐下降，导致系统运行变得缓慢。

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氧化和结垢的影响

在高温下，材料容易发生氧化反应。一些阀门材料在高温氧化后会形成致密的氧化膜，这种氧化膜可以起到保护内部材料的作用。如上述提到的镍基合金，其氧化膜能够防止材料进一步氧化。另外，某些介质在高温下容易在阀门表面结垢，这会影响阀门的正常关闭和开启。选择具有抗结垢性能的材料或者对阀门表面进行特殊处理（如涂层）可以缓解这一问题。

三、热膨胀系数和热应力

热膨胀系数匹配

阀门材料的热膨胀系数需要与连接管道和其他部件的材料相匹配。如果热膨胀系数差异过大，在温度变化时，阀门和管道之间可能会产生较大的应力，导致连接部位泄漏或者阀门部件损坏。例如，当陶瓷阀门与金属管道连接时，由于陶瓷的热膨胀系数与金属相差较大，就需要特别注意温度变化对连接可靠性的影响。

抗热应力性能

材料应具备良好的抗热应力性能，以防止因频繁的温度变化而产生裂纹。对于一些承受热循环的高温阀门，如在间歇式工业加热炉中的阀门，材料的抗热应力能力尤为重要。具有较高韧性的材料在这种情况下更能抵抗热应力的破坏，像一些添加了特定合金元素增强韧性的高温合金材料就比较适合。

四、强度和硬度

承受压力要求

根据阀门工作时所承受的压力，要选择具有足够强度的材料。在高温高压的化工反应釜的进料和出料阀门中，需要材料能够承受较高的内部压力，同时还要考虑高温对材料强度的弱化作用。一般来说，强度较高的材料如合金钢和高温合金能够更好地满足这种需求。

耐磨性能需求

如果阀门在开启和关闭过程中会受到流体冲刷或者固体颗粒的磨损，材料的硬度就很重要。例如在一些气力输送系统中的阀门，气流中可能携带固体颗粒，这就要求阀门材料具有较高的硬度来抵抗磨损。在这种情况下，可以选择表面硬化处理的材料或者本身硬度较高的合金材料。

五、成本和加工性能

成本效益平衡

材料成本是一个重要的考虑因素。高温合金虽然性能优异，但价格通常较高。在满足高温工况性能要求的前提下，应尽量选择成本较低的材料。例如在一些对性能要求不是极高的工业加热系统中，如果碳钢能够通过适当的防护措施（如涂层）满足一定的使用周期，就可以考虑使用碳钢代替价格昂贵的高温合金，以降低成本。

加工性能考量

材料的加工性能也会影响阀门的制造。一些高温材料可能难以加工，如某些高硬度的合金材料在切削、焊接等加工过程中会遇到困难。选择具有良好加工性能的材料可以降低阀门的制造难度和成本。例如，不锈钢材料在加工成型方面相对容易，能够通过各种机械加工方法制成阀门的复杂形状部件。

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发布于：福建省

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