阀门用铜合金材料的选用与研究.pdf

文章编号 100225855 2008 0420015208 作者简介倪平1947 - ,男,浙江宁波人,工程师,从事阀门的产品开发和工艺设计。 阀门用铜合金材料的选用与研究 倪平 宁波埃美柯铜阀门有限公司,浙江 宁波315020 摘要 介绍了铜及铜合金的基本特性及其在铜阀门中的应用,针对阀门标准中铜合金壳体和 零件的工况条件,论述了阀用铜合金的特性和金属添加元素的作用,提出了阀用铜合金选择的一 般原则。 关键词 阀门;铜合金;材料;选用 中图分类号 TH134 文献标识码 A The characteristics of valve copper alloy and its adoption NI Ping Ningbo AMICO Copper Valves Mfg Inc , Ningbo 315020 , China Abstract The paper introduces basic characteristics of copper and copper alloy as well as their utiliza2 tions in general. Based on working conditions of copper alloy shells and parts in Chinese and interna2 tional valve standards , it dissertates the characteristics of valve copper alloy and the effects of metal addition2element ; and at the same time , it gives the general principles of choosing valve copper alloy. Key words valve copper alloy; material ; adoption 1 概述 铜合金在阀门以及阀用零件上得到了充分应 用,其中选用较多的是锡青铜、铝青铜、铅黄铜及 硅黄铜。我国现有各类铜阀门标准约112个,其中 在164个船用阀门的GB和CB中有86个是铜阀门 标准,在已有的9个气瓶阀门GB中,有8个是铜 阀门标准,此外在GB、JB、QB和CJ等标准中还 有近20个可选择铜合金壳体的阀门标准。确切把 握各种铜合金特性,定量分析金属添加元素的作 用,合理选择阀用铜合金,对于保证阀门具有良好 的使用性能、工作寿命和较低的生产成本是有益 的。 2 铜及铜合金的基本特性 铜及铜合金除了具有导电、导热和抗磁特性 外,还呈现出耐蚀性、抑菌性、装饰性、耐磨性、 低温性、成形性、切削性、可镀性、密封副组装 性、经济性和适用性等基本特性。 1耐蚀性 铜的耐蚀性能很好,在与大气、 水等接触时,反应生成难溶于水的碱式硫酸铜 CuSO43Cu OH2和 碱 式 碳 酸 铜CuCO3Cu OH2薄膜,又称“铜绿” 。这层致密的薄膜与铜 基体结合牢固,能防止铜被继续腐蚀,因此铜在大 气、纯净淡水或流速缓慢的海水中都具有很强的耐 蚀性。在大气中的腐蚀速率为0102mm/ a ,在海水 中的腐蚀率为0102～0104mm/ a。但在某些介质中 铜及铜合金并不耐蚀,例如铜离子遇NH3会反应 生成蓝色的铜氨络合物,遇硫离子会生成黑色CuS 沉淀物等,因此在潮湿的大气、含氨或NH4 或硫化物介质的大气或水中、过热蒸汽以及汞或汞 盐溶液中,很容易产生腐蚀破裂而被禁用。 2抑菌性 当溶液中铜离子的浓度超过 01002mg/ L时,即可抑制细菌等微生物的生长,在 水介质中5h可以灭菌99 。其抑菌性有别于其他 加工过的材料或涂层,是可以长期稳定地提供抑菌 保护而不会消失,因此常用于饮用水管道及附件、 食品器皿和海洋工程等。但铜合金表面的抑菌性起 到的只是辅助杀菌作用,并不能够防止交叉污染并 取代标准的防感染措施。 512008年第4期 阀 门 3装饰性 纯铜通过添加合金元素,或借助 化学药品、颜料和艺术加工的综合作用,使其表面 由紫色转为黄色、青色或白色等其他颜色或装饰 纹,有很强的装饰性。由于铜及铜合金有很好的抗 氧化性能,在大气中于室温下,铜氧化速度非常缓 慢,因此能长期保持本色。当温度超过130℃时, 铜表面开始氧化,生成黑色的CuO。在高温下, 铜的氧化速度加快,由CuO分解出致密的红色氧 化亚铜 Cu 2 O 和游离氧。 4耐磨性 铜合金具有优良的减摩性和耐磨 性如青铜及部分黄铜 , 良好的抗海水、抗大气 腐蚀性能,抗擦伤,塑性好,加工性能好,因而被 广泛地应用于阀门密封副的制造。 5低温性 一般的钢材在低温状态下会出现 低温脆性,但铜及铜合金在低温下塑性不变,强度 则略有增强表 1 。这是因为铜的金相和奥氏体 不锈钢及铝一样都是面心立方晶体结构。所以在 JB/ T 9081空气分离设备用低温截止阀和节流阀 标准中,选用了同样具有面心立方晶体结构的铜、 奥氏体不锈钢和铝用于阀体材料,适用介质温度为 - 196～80℃。虽然铜及铜合金在耐磨耐擦伤性方 面比铝及铝合金好,但304、316等奥氏体不锈钢 以- 252℃ 最低使用温度和更稳定的低温力学性能, 使铜及铜合金一般只限于中小口径或中低压阀门。 6成形性 铜及铜合金的面心立方晶体结构 有12个滑移系,因此塑性变形能力强,可以在冷、 热状态下进行各种压力加工成形,如挤压、轧制、 冲压及模锻等。铸造合金也有很好的铸造性能。 7切削性 机加工切削性能好,工件表面光 洁度高。 8可镀性 由于一些金属易于在铜层上沉 积,而且结合力好,往往将铜层用作电镀的底层, 如Cu - Ni - Cr镀层以厚铜薄镍层作为防护性镀 层。铜层在提高基体与镀层间的结合力,改善镀层 韧性以及耐蚀性等方面有显著作用。 9密封副组装性 阀用铜合金的弹性模量 98～110GPa 约为钢的一半 , 用较小的密封力就 能使铜合金密封面产生足够的弹塑性变形,使阀门 达到密封要求。 10经济性 由于铜的储藏量较小,材料价 格较贵,但是铜合金的优良特性给阀门带来较高的 性能价格比。 11适用性 纯铜的基本特性不能满足各种 阀门零件对耐磨耐蚀耐擦伤等性能的要求。合金化 可以改变其组织与结构,使材料性能多样化。 α固 溶体是铜合金的基体,一般为无序固溶体,如溶入 其他元素原子,则晶体常数会有所改变。某些元素 与铜形成的铜基α固溶体,例如Cu - Zn和Cu - Al 等系α固溶体以及某些铜合金β、 γ中间相如Cu - Zn系中的β- CuZn在一定成分比以及某一临 界温度下由无序过渡到有序状态,形成有序固溶 体,使铜合金强度明显提高,从而使金属材料性能 多样化,满足诸多条件的要求,形成了各种牌号的 铜合金,在阀门以及阀门零件上得到了充分应用 表 2 。 表1 铜合金的低温力学性能 T/℃ HPb59 - 1 500℃ 退火 2h σb/ MPaσs/ MPaδ/ ψ/ QAl9 - 4 σb/ MPaσs/ MPaδ/ ψ/ 20361141501262156123294547 - 78374168491864---- - 1834751985018627745833842 3 黄铜的特性及其选用 普通黄铜即二元黄铜有一定的强度、硬度 和良好的铸造性能,其塑性随Zn含量的增加逐渐 提高,至20 ～32 大体出现β相之前时达 最大值,但其耐磨性、耐蚀性及其对流动海水、蒸 汽和无机酸的耐蚀性能较差。所以,通常在以锌为 主的普通黄铜基础上添加其他组元来改善其性能, 形成高切削性能的铅黄铜、高强度的硅黄铜、锰黄 铜和铁黄铜以及耐蚀的镍黄铜和铝黄铜等特殊黄 铜。通常,含Zn量质量分数/ ,下同小于 36时为α单相黄铜, 36～4613 为α β双相黄铜。 311 HPb59 - 1铅黄铜 铅黄铜冷或热压力加工性好,易钎焊,再结晶 温度为360℃。其Pb含量为018 ～119 ,在黄 铜中溶解度仅为014 ,常以纯铅相存在,呈点状 分布。这些铅质点的润滑和减摩性能使铅黄铜的可 61 阀 门 2008年第4期 比切削性达到80 与HPb63 - 3比较,下同 , 切屑易碎,工件表面光洁,适宜热锻和自动高速车 床加工,是阀门中较为常用的铜合金。脱锌与应力 腐蚀破裂是HPb59 - 1铅黄铜常见的两种腐蚀形 式。由于锌的电位远低于铜,所以当黄铜在中性盐 水溶液中产生化学反应时,锌总是作为阳极被首先 溶解,铜则呈红色多孔海绵状薄膜残留在表面,并 与表面下的黄铜组成微电池,而加速腐蚀。黄铜脱 锌与锌含量有关,当锌含量小于15 时,一般不 脱锌,但不抗冲蚀。随着锌含量增加,抗冲蚀能力 提高,却增加了脱锌的敏感性,尤其是锌含量大于 30 时更加明显。加入少量砷 0 104 可防止脱 锌。 但不能抑制两相Cu - Zn合金αβ黄铜, 39 Zn的脱锌。若加入1 ～2 Sn时 ,在一定 程度上也能起到抑制脱锌的作用。黄铜产品在存放 期会产生自动破裂现象又称季裂。当黄铜产品 内存在残余应力时,在氨、SO2及潮湿空气等介质 作用下往往会产生季裂,尤其是含量为20 ～ 40 Zn的黄铜最为敏感。为减少季裂现象发生, 可以及时对黄铜产品或半成品进行低温退火,消除 制品内因加工产生的残余应力,或在黄铜中加入 110 ～115 Si或0102 ～0106 As或少量的 Sn、Ni、Al等,都具有良好效果。在产品表面镀 锌或镉也能防止季裂。 表2 国内铜阀门标准中阀体选用的铜合金牌号 名称牌号系列数比例/ 青铜65个系列 58 1 0 锡青铜ZCuSn10Zn或292519 ZCuSn5Pb5Zn5 锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5201719 铝青铜ZCuAl9Mn2161412 黄铜47个系列 42 1 0 硅黄铜ZCuZn16Si4131116 镍黄铜HNi56 - 38712 锰黄铜HMn58 - 22118 铁黄铜HFe59 - 1 - 11019 铅黄铜HPb59 - 1232015 1气瓶阀 气瓶阀是在环境温度为- 40～60℃,公称压力 为PN1～300的气瓶上使用。由于气瓶本身具有潜 在的危险性,而气瓶阀是气瓶上重要的安全附件, 国家对液化石油气瓶阀、氧气瓶阀、溶解乙炔气瓶 阀、氩气瓶阀、液氯瓶阀、车用压缩天然气瓶阀、 机动车液化石油气钢瓶集成阀及工业用非重复充装 瓶阀等9个品种的气瓶阀颁发强制性标准。在GB 15382气瓶阀通用技术条件的标准中规定“阀 体及主要零件一般采用HPb59 - 1铅黄铜棒或性能 不低于它的材料制造” 。HPb59 - 1棒材经过锻造 成型,组织致密。 铅黄铜在氨气介质中会产生应力腐蚀, HPb59 - 1铅黄铜不适用于液氨瓶阀,因此在标准GB 17877液氨瓶阀中规定阀体采用20钢。铅黄铜 对干燥氯气含水量的质量分数 6 Sn时,虽然强度继续升 高,但塑性却会下降。在 10 Sn时,锡青铜适宜于铸造。除Sn以外, 锡青铜中一般含有少量的Zn、Pb等元素, Zn能提 高锡青铜的力学性能和流动性,缩小结晶温度区 间,减轻偏析,含量一般不大于5 。Pb不固溶 于α相,其含量不超过5 ,以游离状态存在并呈 黑色质点分布于枝晶之间。在1 ～2 Pb时,主 要是改善切削性能; 4 ～5 Pb时,可降低摩擦 系数,改善耐磨性能,但合金的力学性能略有下 降。船用阀门中用量最多的是ZCuSn10Zn2和 ZCuSn5Pb5Zn5。前者比后者的铸造性能好,不易 产生缩孔,且抗拉强度高出其20 ,但价格也高 出10 左右。可比切削性分别为30 和80 。 1 ZCuSn10Zn2铸造锡青铜阀门适用于介质 为海水、淡水、燃油和温度不高于250℃ 蒸汽的船 舶管路。中压200Lb以上的或低压较大口径的 以及需承受较高蒸汽温度的青铜阀门阀体一般都选 用ZCuSn10Zn2。 PN≤30 DN50～150法兰截止阀、截止止回 阀和止回阀; PN≤16 DN6～32外内螺纹截止阀、截 止止回阀和止回阀; PN≤1 DN50～150防浪阀; PN≤6 DN50～500通海阀、法兰闸阀; PN≤6 DN15～50旋塞阀; PN≤6 DN32～100法兰节流阀等; 也可用于CB的水力控制阀的阀体和阀盖。 2 ZCuSn5Pb5Zn5铸锡青铜适用于海水、淡 水、空气或其他气体、油以及温度不高于205℃ 蒸 汽等介质的船舶管路系统。J类青铜阀门标准按 J IS标准修订的均选用其制作低压壳体。 PN5 DN15～40法兰闸阀; PN5～22 DN15～40法兰截止阀、截止止回 阀、止回阀等; PN16 DN6～10法兰旋塞阀; PN1～25 DN6～32外螺纹泄放旋塞; PN5～7 DN25～40旋启式止回阀等; PN5～10 DN40、DN50、DN65外卡式消防 接头和法兰消防栓等; PN8～16 DN32～80水减压阀。 412 ZCuAl9Mn2铸铝青铜和QAl9 - 2铝青铜 铝青铜的表面具有性能稳定的氧化膜铝和铜 的氧化物混合体 , 所以其耐蚀性优于黄铜和锡青 铜。由于铝青铜相图的液相线与固相线间的垂直距 离很近,即其结晶温度范围为10～30℃,具有较 好的流动性,形成晶内偏析和分散缩孔的倾向小, 容易得到致密的铸件。在铝青铜中加入锰,可以提 高合金的强度、耐蚀性和冷热压力加工的能力,具 有耐磨损、耐寒冷和受冲击时不发生火花等特点。 可比切削性为25 。在250℃ 以下蒸汽工作的高压 小口径船用阀门选用居多。 PN≤100 DN6～32外螺纹截止阀、节流阀; PN≤250 DN6～32外螺纹空气截止阀; PN1～32 DN10～25外螺纹安全阀; PN≤10 DN50～500板式止回阀; PN≤30 DN100～200法兰青铜闸阀适用 于潜艇海水管路 ; PN200 DN40～80高压手动球阀介质为二 氧化碳,适用于船舶空气、二氧化碳灭火及液压油 管路等。 铝青铜在高温氧化性气氛或在氢氟酸中会发生 脱铝腐蚀,铸件内容易产生难熔的氧化铝,难于进 行钎焊等弱点限制了其使用范围。 5 阀用铜合金零件的材料选用 在阀用铜合金零件除壳体外中选用最多的 铜合金有铸锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5和ZCuSn10Zn2、 铸铝青铜ZCuAl9Mn2 或QAl9 - 2铝青铜和 ZCuAl10Fe3 或QAl9 - 4铝青铜 , 以及铸锰黄铜 ZCuZn38Mn2Pb2和 铸 铅 黄 铜ZCuZn40Pb2或 HPb59 - 1铅黄铜。除此以外,被标准列为可选 择的铜合金牌号还有10余种,其中有高强度的铸 铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuZn25Al6Fe3Mn3。 1 ZCuAl10Fe3铸铝青铜或QAl9 - 4铝青铜 在铝青铜中,少量的Fe可固溶于Cu - Al合金 的α固溶体中,若过量则会形成针状FeAl3使合金 的力学性能与抗蚀性能降低。因此, Fe含量不应 超过5 ,适量铁能细化铝青铜铸造与再结晶晶 912008年第4期 阀 门 粒,提高力学性能。铝含量在10 左右时,合金 温度达最大值液相点为1039℃ , 使其抗蚀性能 与抗磨性能强,可比切削性为50 ,适用于制作 要求高强度的耐磨耐蚀件。如钢制阀门的阀杆螺 母, GB软密封蝶阀、GB金属隔膜阀和JB氧气用 截止阀的启闭件和阀杆等, JB水力控制阀的阀杆 和阀座, GB先导式减压阀的活塞气缸等。 2 ZCuAl9Mn2铸铝青铜或QAl9 - 2铝青铜 适用于制作中压船用阀门的螺纹截止阀阀瓣和 阀杆,法兰闸阀方螺母、上衬套、下衬套、阀体密 封圈和阀芯密封圈等, GB法兰铁制闸阀的阀杆螺 母、闸板密封圈和阀体密封圈, JB金属密封蝶阀 轴套等。 3 ZCuSn10Zn2铸锡青铜 适用于制作中压船用阀门零件,如法兰青铜截 止阀阀瓣、填料压盖、阀座、闸板、旋塞、止回阀 衬套和压紧螺母含上密封面 , GB先导式减压 阀活塞气缸等。 4 ZCuZn38Mn2Pb2铸锰黄铜 适用于制作中低压铁阀门的轴套、阀座、启闭 件、阀杆螺母以及蝶板等。 5 ZCuZn40Pb2铸铅黄铜或HPb59 - 1铅黄 铜 适用于制作低压给排水阀门零件,如水暖阀门 的阀杆、阀瓣和球体等, JB水力控制阀的阀座和 阀瓣等, GB金属隔膜阀的阀杆螺母,船用阀门中 的J类法兰截止阀阀杆PN16 DN50～ 400 等。 6 ZCuSn5Pb5Zn5铸锡青铜 适用于制作低压船用阀门中的螺纹截止阀阀 瓣、止回阀导向杆和旋塞等, CJ给排水用软密封 闸阀的支架螺母和闸板螺母, JB对夹式刀形闸阀 的阀杆螺母等。 6 国外标准阀用铜合金技术分析 1选择范围 国外标准一般提供的是一组选 用范围,而不止一二个牌号。例如在标准BS EN 11288 - 2003工业阀门-铜合金闸阀中为阀体/ 阀盖列出的铜合金 牌 号 为6个。标 准ANSI/ AWWA C515 - 2001供水系统用薄壁、弹性密封 闸阀中阀杆/阀杆螺母列出12个铜合金牌号后还 注明“实际用的或规定的合金不仅限于表列” 。 2技术要求 国外标准对阀门铜合金的耐腐 蚀性能和含铅量作出了相应的规定。例如ANSI/ AWWA C515除了要求按材料规范制造以及进行硝 酸亚汞试验外,还规定含锌量超过16 或铝青铜 不能用于己被证明可能促进脱锌或脱铝的水中。含 锌量超过16 的铜合金,其含铜量不能低于57 。 含锌量小于或等于16 的铜合金,其含铜量不能 低于79 。铜合金零件应能承受应力腐蚀。与饮 用水相接触的铜合金,其含铅量应不超过8 等。 标准J IS B 2011 2003青铜闸阀、截止阀、角阀 和止回阀对代用材料强调“或材料的机械性能和 耐腐蚀性能等于或高于附表中给出材料的机械性能 和耐腐蚀性能”,还为无铅铜和抗脱锌黄铜列出详 尽的技术要求。BS EN 12288 2003标准中规定 “应避免使用过程中发生电化腐蚀的材料或材料组 合”,强调“饮用水用的阀门结构或组件中不允许 使用含铅的软钎焊合金和含镉的硬钎焊合金” 。 3分级选用 国外标准有时对不同压力等级 的阀用零件,列出不同选择范围的铜合金牌号。例 如在标准MSS SP - 80 - 2003青铜闸阀、截止 阀、角阀和止回阀中 125Lb和150Lb PN20 的阀体选用C83600 相当于ZCuSn5Pb5Zn5 ,而 200Lb、300Lb PN50和350Lb的阀体则选用 C92200 86 ～89 Cu , 518 ～615 Sn , 110 ～118 Pb , 315 ～510 Zn ,σb≥ 283MPa ,σs≥110MPa。 4铸件修补 ASTM B62 - 2002青铜或高 铜黄铜铸件标准规范规定所有的铜“铸件不得进 行修补、堵塞、补焊或熔补。 ”这与GB规定的 “在铸件的密封面、螺纹部位和承受高温、强腐蚀 等部件上的缺陷,不允许修补。 ”的规定是有差异 的。 7 铜合金选用原则 阀用铜合金选择代用的一般原则是从使用 性、工艺性和经济性等方面进综合考虑,使所选铜 合金的性能满足零部件的使用要求,耐腐蚀,易加 工,成本低。 711 使用性 铜合金各项性能应与产品的使用条件和工况要 求相一致。 1防腐蚀 金属材料的年腐蚀速率分为4级 表 3 。根据工作环境和介质的腐蚀性及其铜合金 的年腐蚀速率,可按设计寿命确定壁厚的腐蚀余量 C1。对于尚耐蚀材料,可根据其技术性与经济性 的比较,确定应用或者另选较高级别的耐蚀材料。 02 阀 门 2008年第4期 表3 金属材料的耐腐蚀能力分类mm/ a 年腐蚀率 015 耐蚀能力充分耐蚀耐蚀尚耐蚀不耐蚀 为减缓阀门在海水中或在关闭瞬间受到紊流的 冲击腐蚀,选择牌号时应考虑阀门的设计限制流速 不应超过相应的铜合金临界流速表 4 。 表4 铜合金的临界流速m/ s 铜合金黄铜锡黄铜铸造锡青铜锻造锡青铜 临界流速019115316118 铜合金的耐腐蚀性既与其所处的环境和使用介 质有关,同时受到材料自身和结构设计的影响。因 此铜合金的选择还应防止或有效应对使用过程出现 脱成分腐蚀铅黄铜脱锌、铝青铜的脱铝和铜镍合 金的脱镍等和应力腐蚀机构震动及零件残余引 力诱发的应力腐蚀。零件设计也应防止接触性腐 蚀。由于铜的电位高,与其他金属接触时,能使被 接触金属的腐蚀加快。因此与铜合金零件组合的重 要零件也应选用铜合金,例如与铜阀杆配合的上密 封座。当零件接触缝隙宽度在01025～011mm时, 最容易发生缝隙腐蚀。缝隙窄,腐蚀介质不能进 入。缝隙宽则存在对流与扩散,因而不能形成缝隙 闭塞区苛刻的腐蚀环境,例如暗杆阀门中的阀杆和 阀杆螺母的梯形螺纹腐蚀的就比较快,应考虑铜合 金有相应的耐蚀能力,防止阀门过早失效。 2耐磨损 带有传动螺纹的阀杆、阀杆螺母 螺纹套及阀盖等零件的铜合金应具有足够的强 度和耐磨性。对于中高温钢制阀门的阀杆螺母用铜 合金的熔点应在955℃ 以上。 3耐擦伤 阀门密封面在相对运动过程中会 因摩擦而引起擦伤损坏,尤其是闸阀。因此阀瓣、 密封圈阀座、闸板、含上密封面的压紧螺母以 及直接加工密封面的阀体等零件的铜合金应具有较 高的许用比压,以耐擦伤。对于在高温、高压蒸汽 介质中使用的节流阀、安全阀和减压阀还应防止冲 蚀和气蚀对密封面的破坏。表5列出了阀门密封圈 的铜合金在小于200℃ 介质中的许用比压。 表5 阀门铜合金密封圈的许用比压MPa 铜合金牌号截止阀闸阀 HPb59 - 1铅黄铜8020 HSi80 - 3硅黄铜10025 QAl10 - 3 - 115铝青铜10035 4对用于闪点小于60℃油介质的船用阀 门,其阀杆、阀座和阀瓣等具有摩擦的部件应选用 在动作时不致产生火花的材料。 712 工艺性 根据企业自身条件,选择合适的成形工艺和加 工工艺,确保材料性能稳定。 1铸造 充分利用添加元素的组元改善铸造 工艺性能。由于砂型和金属型铜合金铸件最小壁厚 应大于3mm ,因此对小口径或薄壁铸件宜改用热 锻或压铸等其他成形工艺。 2锻造 锻造可使毛坯金属获得较细的晶 粒,同时能压合铸造组织内部的缺陷如微小裂 纹、气孔等 , 因而提高了金属的力学性能和使用 中的可靠性,一般可使强度提高20 ,韧性提高 一倍左右。如采用热锻或压铸,铜合金的最小壁厚 应为2mm以上技术上的可能性为1mm。 3热处理 去应力退火要求在18h以内及时 进行,否则易产生应力开裂。温度一般比再结晶温 度低30～100℃,温度过高,工件的强度和硬度降 低较大,影响产品质量,若温度偏低,则影响生产 效率。因此热处理炉的工序能力炉内温差等以 及热处理的成本和合格率等也应成为选材的因素。 4切削加工 对于用自动高速机床加工的零 件,尤其需进行小尺寸梯形螺纹攻丝的零件,应考 虑选择可比切削性较高的铜合金。 713 经济性 选用材料的经济性,首先应能保证零件有良好 的使用性能、较高的或合同要求的使用寿命以及制 造工艺的合理性。 1壁厚 在产品标准没有规定时,铜合金阀 门壳体的最小壁厚t可计算得出。 t 115PNd 20S- 112PN C 式中 t 计算壳体壁厚, mm PN 公称压力, MPa d 阀体端部基本内径, mm S 应力系数, MPa C 腐蚀和铸造工艺裕量, mm 按此式在材料的强度许用应力、年腐蚀速 率、设计使用年限和材料价格等因素中找出最经济 的平衡点。 2在材料成形合格率、可比切削性、铜合金 牌号和价格之间寻求符合要求的平衡点。 122008年第4期 阀 门 8 结语 铜合金的基本特性和优良特性在阀门中被广泛 选用。了解和掌握各种铜合金性能,有利于合理地 选择和使用阀用铜合金。了解和掌握各种添加元素 在铜合金中的量化作用,有利于设计和控制铜合金 的质量。了解和吸收国外标准中的先进要素,有利 于提升铜阀门的性价比。 参考文献 〔1〕 俞伟海,等.船用阀门手册 〔M〕.北京中国船舶工业综 合技术经济研究院, 2006. 〔2〕 吴绍曾,等.船用阀门零件标准图册 〔M〕.北京中国船 舶工业总公司, 1998. 〔3〕 中国机械工业标准汇编 阀门卷第二版〔M〕.北京中 国标准出社, 2006. 〔4〕 全国气瓶标准化技术委员会,气瓶标准及法规汇编 〔M〕. 北京中国标准出版社, 2006. 〔5〕 建设部城镇燃气及燃气器具标准技术归口单位,城镇燃气及 燃气器具标准汇编第三版〔M〕.北京中国标准出社, 2006. 〔6〕 于浦义.石油化工压力管道设计手册 〔M〕.北京化学工 业出版社, 2007. 〔7〕 董大勤.压力容器设计手册 〔M〕.北京化学工业出版社, 2006. 〔8〕 田荣璋,铜合金及其加工手册 〔M〕.广州中南大学出版 社, 2002. 〔9〕 钟卫佳,等.铜加工技术实用手册 〔M〕.北京冶金工业 出版社, 2007. 〔10〕 刘伯操.铸造手册 第3卷 〔M〕.北京机械工业出版社, 2002. 〔11〕 高清宝,等.阀门堆焊技术 〔M〕.北京机械工业出版 社, 1994. 〔12〕 柯伟,等.腐蚀科学技术的应用和失效案例 〔M〕.北京 化学工业出版社, 2005. 〔13〕 GB/ T 172193 ,生活饮用水输配水设备及防护材料的安全 性评价标准 〔S〕. 〔14〕 ASTM B62 - 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5304 - 0495 - 4/ Z1232 ,定价20100元/册。 每册加收书价10 的邮寄包装费,需要者,请与沈阳经济技术开发区开发大路15号沈阳阀门研究所 科技开发信息中心的尹玉杰联系,邮编 110142 ,电话 024 - 25653780。 E - mail sfskkxz chinavalveinfo. net http / / www.chinavalveinfo. net 22 阀 门 2008年第4期