第三章　阀门及其修理

第一节　阀门基础知识

凡是用来控制流体在管路内流动的装置通称作阀门或阀件。

随着现代科学技术的发展，阀门在工业、建筑、农业、国防、科研以及人民生活等方面，使用日益普遍，已成为人类活动的各个领域中不可缺少的通用机械产品。阀门的需求量随着国民经济的发展不断增长。一个现代化石油化工装置需要约一万只各式各样的阀门，一座现代住宅楼也需要几千只阀门。阀门的使用量大，开启关闭频繁，往往因使用不当或产品质量低劣，发生跑、冒、滴、漏现象。由此时常引发火灾、爆炸、中毒、烫伤事故，给国家和人民生命财产造成重大损失。因此，合理选用阀门，正确使用与维修阀门非常重要。

一、阀门的作用

阀门的主要作用包括：

①启闭作用　切断或沟通管内流体介质的流动。

②调节作用　改变管路阻力，调节流体流速，使流体通过阀门后产生很大的压力降。

③安全保护作用　当管路或设备内超压时，及时自动排放介质，维持一定的压力。

④控制流向作用　分配及控制流体的流量和流向等。

二、阀门的分类

随着各类成套设备工艺和性能的不断改进，阀门的种类也在不断变化增加。阀门的分类方法有很多种，常用的几种分类方法如下。

1.按作用和用途分类

①截断阀　截断阀又称闭路阀，其作用是接通或截断管路中的介质。截断阀包括截止阀、闸阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀等。

②止回阀　止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。水泵吸水管的底阀也属于止回阀类。

③安全阀　其作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。

④调节阀　调节阀的作用是调节介质的压力、流量等参数。包括调节阀、节流阀和减压阀。

⑤分配阀　分配阀的作用是改变介质的流向，分配、分离或混合管路中的介质。如三通球阀、三通旋塞阀、各种分配阀和疏水阀等。

⑥其他特殊专用阀　如放空阀、排渣阀、排污阀、清管阀等。

⑦多用阀　如止回截止阀、止回球阀、过滤球阀等。

2.按公称压力分类

①真空阀　指工作压力低于标准大气压的阀门。

②低压阀　指公称压力PN≤1.6MPa的阀门。

③中压阀　指公称压力PN为2.5MPa、4.0MPa、6.4MPa的阀门。

④高压阀　指公称压力PN为10～80MPa的阀门。

⑤超高压阀　指公称压力PN≥100MPa的阀门。

3.按工作温度分类

①超低温阀　用于介质工作温度 t<-100℃的阀门。

②低温阀　用于介质工作温度-100℃≤t<-40℃的阀门。

③常温阀　用于介质工作温度-40℃≤t<120℃的阀门。

④中温阀　用于介质工作温度120℃≤t<450℃的阀门。

⑤高温阀　用于介质工作温度t≥450℃的阀门。

4. 按驱动方式分类

阀门按驱动方式可分为驱动阀门和自动阀门，而驱动阀门又可分为手动阀门和动力驱动阀门。

①自动阀　是指不需要外力驱动，而是依靠介质自身的能量来使阀门动作的阀门。如安全阀、减压阀、疏水阀、止回阀、自动调节阀等。

②动力驱动阀　动力驱动阀可以利用各种动力源进行驱动。在工业领域常见的动力驱动阀门有电动阀、气动阀、液动阀、气-液联动阀门、电-液联动阀门等。

电动阀：借助电力驱动的阀门。

气动阀：借助压缩空气驱动的阀门。

液动阀：借助油等液体压力驱动的阀门。

气-液联动阀门：由气体和液体的压力联合操作的阀门。

电-液联动阀门：用电动装置和液体的压力联合操作的阀门。

③手动阀　手动阀借助手轮、手柄、杠杆、链轮等，靠人力来操纵阀门动作。当阀门启闭力矩较大时，可在手轮和阀杆之间设置齿轮或蜗轮减速器。必要时，也可以利用万向接头及传动轴进行远距离操作。手动阀门是最常见的一种阀门驱动方式，一般作用在手动阀门手轮上的驱动力不得超过360N。

5.按公称通径分类

①小通径阀门　公称通径DN≤40mm的阀门。

②中通径阀门　公称通径DN为50～300mm的阀门。

③大通径阀门　公称通径DN为350～1200mm的阀门。

④特大通径阀门　公称通径DN≥1400mm的阀门。

6.按连接方式分类

①螺纹连接阀门　阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道螺纹连接。

②法兰连接阀门　阀体带有法兰，与管道法兰连接。

③焊接连接阀门　阀体带有焊接坡口，与管道焊接连接。

④卡箍连接阀门　阀体带有夹口，与管道夹箍连接。

⑤卡套连接阀门　与管道采用卡套连接。

⑥对夹连接阀门　用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式。

7.按阀体材料分类

①金属材料阀门　其阀体等零件由金属材料制成。如铸铁阀、碳钢阀、合金钢阀、铜合金阀、铝合金阀、铅合金阀、钛合金阀、蒙乃尔合金阀等。

②非金属材料阀门　其阀体等零件由非金属材料制成。如塑料阀、陶瓷阀、搪瓷阀、玻璃钢阀等。

③金属阀体衬里阀门　阀体外形为金属，内部凡与介质接触的主要表面均为衬里。如衬胶阀、衬塑料阀、衬陶瓷阀等。

8.常用分类

这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，也是目前国内、国际最常用的分类方法。工业和民用工程中的通用阀门一般可分成：截止阀、闸阀、安全阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、减压阀和疏水阀。其他特殊阀门，如仪表用阀、液压控制管路系统用阀和各种机械设备本体用阀等，均不在本书介绍范围以内。

三、阀门参数

1.公称通径

公称通径（DN）是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，以区别用螺纹或外径表示的那些零件。

阀门公称通径（DN）与公称直径（NPS）对照见表3-1。

2.公称压力

公称压力（PN）是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是供参考用的一个方便的圆整数。同一公称压力（PN）值所标示的同一公称通径（DN）的所有管路附件具有与端部连接形式相适应的同一连接尺寸。在我国，涉及公称压力时，为了明确起见，通常给出计量单位，以“MPa”表示。在英、美等国家中，尽管目前在有关标准中已列入了公称压力的概念，但实际使用中仍采用英制单位的磅级。由于公称压力和磅级的温度基准不同，因此两者没有严格的对应关系。两者之间大致的对应关系参见表3-2，日本标准中有一种“K”制，例如10K、20K、40K 等（见表3-2）。这种压力级的概念与英制单位中的磅级制相同，但计量单位采用米制。

3.常用单位转换关系

1in=25.4mm

1bar=105Pa

1kgf/cm2=98.0665kPa

1psi=6894.76Pa

t/℃=（t/℉-32）

四、阀门型号编制方法

本标准适用于通用截止阀、闸阀、安全阀、节流阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、旋塞阀、止回阀、减压阀、蒸汽疏水阀、排污阀、柱塞阀的型号编制。

1.阀门的型号编制方法

阀门的型号编制方法如下：

注：一些特殊的阀，在其代号前加字母代号表示其特征，如：D表示低温型阀门，W表示波纹管型阀门，H表示缓闭型阀门，B表示保温型阀门等。

2.阀门类型代号

按表3-3的规定，用汉语拼音字母表示。

3.驱动方式代号

按表3-4的规定，用阿拉伯数字表示。

注：如果阀门为手动，此栏省略。代号1、代号2及代号8是用在阀门启闭时，需有两种动力源同时对阀门进行操作。

4.连接形式代号

按表3-5的规定，用阿拉伯数字表示。

5.结构形式代号

按表3-6～表3-15的规定，用阿拉伯数字表示。

6.阀座密封面或衬里材料代号

按表3-16的规定，用汉语拼音字母表示。

注：如果密封面代号用W表示，表示密封面材料为本体材料，即直接在阀体加工密封面，不用另外堆焊或用其他密封面材料。不锈钢阀体常用本体作密封面材料。

7.公称压力数值

应符合GB/T 1048—2005《管子和管路附件的公称压力和试验压力》的规定。用于电站工业的阀门，当介质最高温度超过530℃时，标注工作温度和工作压力。如果是温度为540℃、工作压力为10MPa的阀门，其代号为p54100（单位kgf/cm2）。

另外：国标或德标、俄标类常用千克力表示，即10倍的MPa值。美标用磅表示（LB），日标阀用K表示。

8.阀体材料代号

按表3-17的规定，用汉语拼音字母表示。

注：CF3、CF8、CF3M、CF8M等材料牌号可直接标注在阀体上。

9.阀门名称

按照传动方式、连接形式、结构形式、衬里材料和类型进行命名。

对于连接形式为“法兰”，结构形式为闸阀的“明杆”“弹性”“刚性”和“单闸板”，截止阀、节流阀的“直通式”，球阀的“浮动球”“固定球”和“直通式”，蝶阀的“垂直板式”，隔膜阀的“屋脊式”， 旋塞阀的“填料”和“直通式”，止回阀的“直通式”和“单瓣式”，安全阀的“不封闭式”“阀座密封材料”在命名中均予省略。

型号和名称编制方法示例：

①电动、法兰连接、明杆楔式双闸板、阀座密封材料由阀体直接加工、公称压力PN为0.1MPa、阀体材料为灰铸铁的闸阀：

Z942W-10　　　电动楔式双闸板闸阀

②手动、外螺纹连接、浮动直通式、阀座密封面材料为氟塑料、公称压力PN为4.0MPa、阀体材料为1Cr18Ni9Ti的球阀：

Q21F-40P　　　外螺纹球阀

③气动常开式、法兰连接、屋脊式结构并衬胶、公称压力PN为0.6MPa、阀体材料为灰铸铁的隔膜阀：

G6K41J-6　　　气动常开式衬胶隔膜阀

④液动、法兰连接、垂直板式、阀座密封面材料为铸铜、阀瓣密封材料为橡胶、公称压力PN为0.25MPa、阀体材料为灰铸铁的蝶阀：

D741X-2.5　　　液动蝶阀

⑤电动驱动对接焊接连接、直通式、阀座密封面材料为堆焊硬质合金、工作温度540℃时工作压力17.0MPa、阀体材料为铬钼钒钢的截止阀：

J961Y-p54170V　　　电动、焊接截止阀

阀门编号现常用如下方式：

①Z40H-16C-250：表示法兰连接的铸钢弹性楔式单闸板阀，密封面为Cr13，16-压力，公称通径为250（国标）。

②J41W-25P-50：表示法兰连接的不锈钢直通式截止阀，密封面为本体材料，25-压力，通径为50（国标）。

③H44Y-40C-80：表示法兰连接的铸钢旋启式止回阀，密封面为硬质合金钢，40-压力，通径为80（国标）。

④Z40H-150LB-6：表示法兰连接的弹性楔式闸阀，密封面为Cr13，150-磅压力（约1.03425MPa）。通径6in（美标）（1in=DN25mm）。

⑤J961H-16C-250：表示焊接连接的电动直通截止阀，主体材料为铸钢，16-压力，通径为250（国标）。

⑥Q41F-16P-80：表示法兰连接的浮动不锈钢球阀，阀座为聚四氟乙烯，16-压力，通径为80（国标）。

五、阀门的材料

阀门主要零件的材质，首先应考虑到工作介质的物理性能（温度、压力）和化学性能（腐蚀性）等。同时还应了解介质的清洁程度（有无固体颗粒）。除此以外，还要参照国家和使用部门的有关限定和要求。

阀门的材质种类繁多，适用于各种不同的工况，现把常用的壳体材质介绍如下。

壳体常用材质：

1.灰铸铁

灰铸铁阀以其价格低廉、适用范围广而应用在工业的各个领域，它们通常用在水、蒸汽、油和气体介质的情况下，并广泛地应用于化工、印染、油化、纺织和许多其他对铁污染影响小的或没有影响的工业产品上。

适用于工作温度在-15～200℃之间，公称压力≤PN16的低压阀门。

2.黑心可锻铸铁

适用于工作温度在-15～300℃之间，公称压力≤PN25的中低压阀门。适用介质为水、海水、煤气、氨等。

3.球墨铸铁

它是铸铁的一种，其力学性能比普通的灰铸铁要好，因而球墨铸铁阀门比灰铸铁阀门使用压力更高。它适用于工作温度在-30～350℃之间，公称压力≤PN40的中低压阀门。适用介质为水、海水、蒸汽、空气、煤气、油品等。

4.碳素钢（WCA、WCB、WCC）

碳素钢阀总的使用性能好，并对由于热膨胀、冲击载荷和管线变形而产生应力的抵抗强度大，使其使用范围扩大。适用于工作温度在-29～425℃之间的中高压阀门。适用介质为饱和蒸汽和过热蒸汽、高温和低温油品、液化气体、压缩空气、水、天然气等。

5.低温碳钢（LCB）

低温碳钢和低镍合金钢可以用于低于0℃的温度范围，但不能扩大到深冷区域。适用介质为海水、二氧化碳、乙炔、丙烯和乙烯等。适用于工作温度在-46～345℃之间的低温阀门。

6.低合金钢（WC6、WC9）

低合金钢制造的阀门可适用于多种工作介质，包括饱和和过热蒸汽、冷的和热的油、天然气和空气。在高温下，低合金钢的力学性能比碳钢要高。

适用于工作温度在-29～595℃之间的非腐蚀性介质的高温高压阀门；C5、C12适用于工作温度在-29～650℃之间的腐蚀性介质的高温高压阀门。

7.奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢约含18%的铬和8%的镍（18-8奥氏体不锈钢），常使用在温度过高和过低以及很强的腐蚀性条件下。适用于工作温度在-196～600℃之间的腐蚀性介质的阀门。奥氏体不锈钢阀门也是非常理想的低温阀门，很适于低温下工作，例如可输送液态的气体，如：天然气、沼气、氧气和氮气。

8.蒙乃尔合金

蒙乃尔合金是一种具有很好耐蚀性的高镍-铜合金，常被用来输送碱、盐溶液、食品和许多无气酸的阀门上，特别是硫酸和氢氟酸，它也非常适用于蒸汽、海水和海洋环境，主要适用于含氟氯酸介质的阀门。

9.哈氏合金

主要适用于稀硫酸等强腐蚀性介质的阀门。

10.钛合金

主要适用于各种强腐蚀性介质的阀门。

11.铸造铜合金

制造阀门的铜合金主要是青铜和黄铜。青铜的物理强度、结构稳定性、耐腐蚀性使它特别适合工业的生产。

青铜阀常用在相对中等温度的场合，有些牌号的青铜可用到280℃左右。在低温方面，因多数铜合金具有低温下不变脆的特性，这就使得青铜也可广泛地应用在低温场合下，如：液氮、液氧，其温度在-180℃以下。

12. 20号合金

它是一种最常见高合金不锈钢，含有29%的镍、20%的铬，外加钼和铜。它对于各种温度和浓度的硫酸都有很强的抵抗能力。在大多数情况下，它还可用于磷酸和醋酸介质，特别是有氯化物和其他杂质的场合。

13.双向不锈钢

它含有20%或更多的铬，5%左右的镍，以及一定量的钼。这些合金的强度和硬度比普通的奥氏体不锈钢好，而且在硫酸和磷酸等非常恶劣的工况下，抗局部腐蚀的能力很强。

主要适用于工作温度在-273～200℃之间的氧气和海水管路用阀门中。

14.塑料、陶瓷

塑料、陶瓷阀门一般不能单独作为阀体材料使用，需用钢质材料作骨架。非金属材料阀门的最大特点是耐腐蚀性强，甚至有金属材料阀门所不能具有的优点。一般适用于公称压力≤PN16，工作温度不超过60℃的腐蚀性介质中。

六、阀门的涂色

①阀体材料的识别涂色应涂在阀体外表面上，其颜色应符合表3-18的规定。

②阀座密封面材料的识别涂色应涂在该阀门的驱动手轮或扳手上，自动阀门应涂在阀盖或杠杆上，其颜色应符合表3-19的规定。

注：启闭件的密封面与阀体材料不同时，应按照启闭件的密封面材料涂色。

③带有衬里的阀门应在其连接法兰的外圆柱表面上涂以补充的识别颜色，其颜色应符合表3-20的规定。

七、阀体上的标志

阀门承压阀体的外表面，应按规定标永久性的标志，标志内容应有阀门的公称尺寸（DN）、公称压力（PN）、壳体材料牌号或代号、制造厂房名或商标、炉号（铸造阀门），有流向要求的阀门要标注介质流向的箭头。

阀体上标志的含义如表3-21所示。

当阀体采用铸造或压铸方法成形时，其标志应同时铸造或压铸在阀体上。当阀体由模锻方法成形时，其标志除同时模锻或压铸外，也可压印在阀体上。当阀体采用锻件加工、钢管或钢板卷焊成形时，其标志可压印，也可用其他不影响阀体性能的方法（如激光打印法）。

阀体上的标志内容，一般标注在阀体容易观看的部位。标记应尽可能标注在阀体垂直中心线的中腔位置。当标志内容在阀体的一个面上标注位置不够时，可标注在阀体中腔对称位置的另一个面上。

阀门在管路中的使用是非常广泛的，在使用过程中，由于受介质的冲刷和腐蚀，易于发生不同形式的破坏，直接影响着生产的正常进行，因此做好阀门维护修理工作，延长其使用寿命是十分重要的。本章节重点介绍截止阀、闸阀和安全阀的基础知识和修理基本技能，并学习生产中常用的其他几种阀门的基本结构、工作原理和使用特点等。

八、 阀门的连接形式

阀门的连接形式主要有法兰连接、对焊连接、对夹连接、承插焊接、螺纹连接、自密封连接等。

①法兰连接如图3-1所示。

②螺纹连接如图3-2所示。

③对夹连接如图3-3所示。

④承插焊接如图3-4所示。

⑤对焊连接如图3-5所示。

⑥自密封连接如图3-6所示。