Material de la válvula y material del empaque

El material de la válvula y el material del empaque son lo más importante para la producción de válvulas. Solo diseñando y produciendo válvulas según los requisitos de diferentes industrias se puede mejorar la vida útil y el rendimiento de las válvulas en la mayor medida. Somos una fabricante de válvulas industriales de China. Nuestro deseo es vender nuestras válvulas de alta calidad en todo el mundo.

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¡Lo que necesita saber sobre el material de la válvula y el material del empaque!

Material de la válvula y material del empaque

Las válvulas son componentes sometidos a esfuerzos mecánicos y térmicos. Basta decir que en un motor de 4 tiempos, que funciona a 5.000 rpm, una válvula se abre y se cierra más de 40 veces por segundo.
A esto se suma, en el caso de la válvula de escape, el estrés térmico debido al flujo de gases quemados que salen del motor y rodean la cabeza de la válvula. Esta es también la razón por la que las válvulas de admisión y escape se construyen con materiales muy diferentes.
Las primeras, de hecho, sufren menores esfuerzos térmicos porque son golpeadas por la mezcla fresca. Por esta razón se construyen con un solo tipo de acero. Para mejorar la fiabilidad, se pueden utilizar diversas estratagemas, como el endurecimiento superficial de la varilla con recubrimientos de cromo; este tipo de tratamiento también implica un beneficio en términos de fricción y mayor resistencia a los agentes corrosivos.
Un tratamiento adicional al que se pueden someter las válvulas es la nitruración, con la que se mejora la resistencia al desgaste y se eleva el límite de fatiga de los aceros inoxidables y aleados. Finalmente, el asiento de la válvula, sometido a corrosión y desgaste, se refuerza con insertos de estelita. Las válvulas de admisión suelen fabricarse con aceros de aleación media si están destinadas a un uso normal. Para las más sometidas a esfuerzo, se utilizan aceros al cromo-silicio.
Las de escape, por otro lado, están más sometidas a esfuerzos (la cabeza de la válvula puede superar incluso los 800 °C). Por esta razón se fabrican con aceros especiales. En el caso de motores de baja exigencia, se utilizan aceros al cromo-silicio o al cromo-níquel. En el caso de motores sometidos a usos más intensos, se encuentran válvulas de cromo-níquel-manganeso resistentes a altas temperaturas. Para casos aún más extremos, se utilizan aceros al cromo-níquel con adición de nitrógeno que aumenta sus características mecánicas. Las válvulas fabricadas de esta manera tienen una resistencia excepcional al calor y a la corrosión.

Los materiales para fabricar las piezas de las válvulas se seleccionan en función de los siguientes factores:

1. La presión, temperatura y características del medio de trabajo.

2. La fuerza de la parte y su función en la estructura de la válvula.

3. Buena mano de obra.

4. En caso de cumplir las condiciones anteriores, el precio más bajo se considera una ventaja adicional para

la elección del material.

Materiales comunes:

1. Hierro fundido gris: adecuado para agua, vapor, aire, gas y aceite con presión nominal PN≤1.0MPa y temperatura de -10℃～200℃. Las calidades de hierro fundido gris comúnmente utilizadas son: HT200, HT250, HT300, HT350.

2. Hierro fundido maleable: adecuado para medios de agua, vapor, aire y aceite con presión nominal PN≤2.5MPa y temperatura de -30~300℃. Las calidades comúnmente utilizadas son: KTH300-06, KTH330-08, KTH350-10.

3. Hierro fundido dúctil: adecuado para medios como agua, vapor, aire y aceite con PN≤4.0MPa y temperatura de – 30~350℃. Las calidades comúnmente utilizadas son: QT400-15, QT450-10, QT500-7. En vista del nivel tecnológico nacional actual, cada fábrica es desigual, y a menudo es difícil para los usuarios probar. Según la experiencia, se recomienda que para PN≤2.5MPa, la válvula aún deba ser de acero por seguridad.

4. Hierro dúctil resistente a ácidos y alto en silicio: adecuada para medios corrosivos con presión nominal PN≤0.25MPa y temperatura inferior a 120℃.

5. Acero al carbono: adecuada para medios como agua, vapor, aire, hidrógeno, amoníaco, nitrógeno y productos de petróleo con presión nominal PN≤32.0MPa y temperatura de -30～425℃. Los grados comúnmente utilizados son WC1, WCB, ZG25 y acero de alta calidad 20, 25, 30 y acero estructural de baja aleación 16Mn.

6. Aleación de cobre: adecuada para agua, agua de mar, oxígeno, aire, aceite y otros medios con PN ≤ 2.5MPa, así como medios de vapor con temperatura de -40 a 250 °C, los grados comúnmente utilizados son ZGnSn10Zn2 (bronce de estaño), H62, Hpb59-1 (latón), QAZ19-2, QA19-4 (bronce de aluminio).

7. Acero para alta temperatura: adecuado para vapor y productos de petróleo con presión nominal PN≤17.0MPA y temperatura≤570℃. Las calidades comúnmente utilizadas son ZGCr5Mo, 1Cr5M0, ZG20CrMoV, ZG15Gr1Mo1V, 12CrMoV, WC6, WC9 y otras calidades. La selección específica debe estar de acuerdo con las especificaciones de presión y temperatura de la válvula.

8. Acero para baja temperatura: adecuado para presión nominal PN≤6.4MPa, temperatura ≥-196 ℃ etileno, propileno, gas natural licuado, nitrógeno líquido y otros medios, las marcas comunes son ZG1Cr18Ni9, 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, ZG0Cr18Ni9.

9. Acero inoxidable resistente a ácidos: suitable for nominal pressure PN≤6.4Mpa, temperature ≤200 ℃ nitric acid, acetic acid and other media, commonly used brands are ZG0Cr18Ni9Ti, ZG0Cr18Ni10 <nitric acid resistance>, ZG0Cr18Ni12Mo2Ti, ZG1Cr18Ni12Mo2Ti <acid and urea resistance>.

Material de la superficie de sellado

La superficie de sellado es la más crítica de la válvula y su calidad está relacionada con la vida útil de la válvula.

Generalmente, el material de la superficie de sellado debe considerar factores como la resistencia a la corrosión, resistencia al rayado, resistencia a la erosión y resistencia a la oxidación.

Hay 2 tipos de materiales: Materiales blandos

1. Caucho (incluyendo caucho de nitrilo, caucho de fluoruro, etc.)

2. Plástico (politetrafluoroetileno, nailon, etc.)

Materiales de sellado rígidos

1. Aleación de cobre (para válvulas de baja presión)

2. Acero inoxidable cromado (para válvulas normales de alta y media presión)

3. Aleación de Stellite (para válvulas de alta temperatura y alta presión y válvulas de corrosión fuerte)

4. Níquel base aleación (para fluidos corrosivos)

Material del vástago

Durante el proceso de apertura y cierre de la válvula, el vástago de la válvula está sujeto a fuerzas de tracción, compresión y torsión y está en contacto directo con el fluido. Al mismo tiempo, existe un movimiento de fricción relativo entre el vástago de la válvula y la empaquetadura. Por lo tanto, el material del vástago de la válvula debe garantizar que tenga suficiente resistencia al impacto y tenacidad, cierta resistencia a la corrosión y al rayado, y buena maquinabilidad.

Los materiales para vástagos de válvulas son:

1. Acero al carbono

Cuando se utiliza en agua y vapor con baja presión y temperatura media no superior a 300 ℃, generalmente se emplea acero al carbono ordinario A5.

El acero al carbono de alta calidad 35 se utiliza generalmente para presiones medias y fluidos de agua y vapor con una temperatura media no superior a 450 °C.

2. Acero aleado

El acero 40Cr (acero al cromo) se utiliza generalmente para fluidos de media y alta presión como agua, vapor y petróleo con una temperatura media no superior a 450 °C.

Se puede seleccionar acero nitrurado 38CrMoALA para su uso a alta presión y temperatura media no superior a 540 ℃, como en agua y vapor. El acero al cromo-molibdeno-vanadio 25Cr2MoVA

se utiliza generalmente cuando se emplea en un medio de vapor a alta presión con una temperatura media no superior a 570 ℃.

3. Acero inoxidable y resistente a ácidos

Para medios no corrosivos y débilmente corrosivos a media y alta presión

con temperatura media no superior a 450 ℃, se pueden seleccionar aceros inoxidables al cromo 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13. Cuando se utilizan en fluidos corrosivos, se pueden seleccionar aceros inoxidables resistentes a ácidos como Cr17Ni2, 1Cr18Ni9Ti, Cr18Ni12Mo2Ti, Cr18Ni12Mo3Ti y PH15-7Mo por precipitación.

4. Acero resistente al calor

Cuando se utiliza para válvulas de alta temperatura con una temperatura media no superior a 600 ℃, se pueden seleccionar acero martensítico resistente al calor 4Cr10Si2Mo y acero austenítico resistente al calor 4Cr14Ni14W2Mo.

Material de la tuerca del vástago de la válvula

La tuerca del vástago soporta directamente la fuerza axial del vástago de la válvula durante el proceso de apertura y cierre de la válvula, por lo que debe tener cierta resistencia. Al mismo tiempo, es impulsada por una rosca con el vástago de la válvula, lo que requiere un bajo coeficiente de fricción, ausencia de óxido y prevención de agarrotamiento.

5. Aleación de cobre

La aleación de cobre tiene un bajo coeficiente de fricción y no se oxida. Es uno de los materiales de uso común. Para válvulas de baja presión con Pg <1.6Mpa, se puede usar latón fundido ZHMn58-2-2. Para la válvula de presión media de Pg16-6.4Mpa, bronce Wuxi ZQAL9-4

se puede usar. Para válvulas de alta presión, se puede usar latón fundido ZHAL66-6-3-2.

6. Acero

Cuando condiciones de trabajo no se permite el uso de aleaciones de cobre, se pueden seleccionar aceros al carbono de alta calidad como 35 y 40 y aceros inoxidables resistentes a ácidos como 2Cr13, 1Cr18Ni9 y Cr17Ni2. Las condiciones de trabajo no pueden referirse a las siguientes situaciones.

Materiales de fijación

Los elementos de fijación incluyen principalmente pernos, espárragos y tuercas y están directamente bajo presión en la válvula y desempeñan un papel importante en la prevención del flujo de fluido. Por lo tanto, los materiales seleccionados deben garantizar resistencia al impacto, la presión y la temperatura. Puede seleccionar el material según la Tabla 5-1.

nombre	Presión nominal Pg (Mpa)	temperatura media （℃）
		300	350	400		425	450		530
Espárrago de tornillo	1.6-2.5	A3		35			30CrMoA		_
	4.0-10.0	35					35CrMoA		25Cr2MoVA
	16.0-20.0	30CrMoA			35CrMoA				25Cr2MoVA
tuerca de tornillo	1.6-2.5	A3			30			35	_
	4.0-10.0	30						35	35CrMoA
	16.0-20.2	35							35CrMoA

Al seleccionar material de acero aleado, este debe ser sometido a tratamiento térmico. A menudo se requieren requisitos especiales de resistencia a la corrosión para piezas estrechas para las cuales se pueden seleccionar aceros inoxidables resistentes a los ácidos como Cr17Ni2, 2Cr13, 1Cr18Ni9.

7. Material de relleno

En la válvula, el material de relleno se utiliza para llenar el espacio de la cámara de empaquetadura de la tapa de la válvula, evitando que el fluido escape a través del vástago de la válvula y la cámara de empaquetadura de la tapa de la válvula.

8. Requisitos del material de relleno

1) Buena resistencia a la corrosión: el material de relleno debe poder resistir la corrosión del fluido en contacto con él.

2) El rendimiento de sellado es bueno y el material de relleno no presenta fugas bajo la acción del fluido y la temperatura de operación.

3) El coeficiente de fricción es pequeño para reducir el par de fricción entre el vástago de la válvula y el material de relleno.

9. Tipos de materiales de relleno

Los materiales de relleno se pueden dividir en dos tipos: rellenos blandos y rellenos duros.

1. JUNTA DE ESTOPA: es una cuerda tejida con material vegetal (cáñamo, lino, algodón, yute, etc.), o con material mineral (fibra de amianto), o fibra de amianto con hilo metálico en su interior y recubrimiento de polvo de grafito en el exterior. Rellenos moldeados a presión, así como rellenos de grafito flexible desarrollados en los últimos años. Los rellenos de origen vegetal son más económicos y se utilizan a menudo para válvulas de baja presión por debajo de presión. 100 °C; se pueden usar rellenos minerales para válvulas a 450-500 °C. En los últimos años, se ha promovido gradualmente la estructura de uso de juntas tóricas de caucho como rellenos, pero la temperatura del fluido generalmente se limita a menos de 60 °C. El empaque de las válvulas de alta temperatura y alta presión también está hecho de amianto puro y polvo de grafito en escamas.

2. MASILLA DURA: es el material de relleno que consiste en metal o metal mezclado con amianto y grafito, y el material de relleno formado por prensado y sinterización de politetrafluoroetileno. Los rellenos metálicos se usan menos.

10. Selección de materiales de relleno

La elección de los materiales de relleno debe basarse en el fluido, la temperatura y la presión. Los materiales comúnmente utilizados son los siguientes:

1) La cuerda de amianto impregnada de aceite se puede seleccionar según la tabla 5-2.

nombre	Cartel de tienda	Paso recto	Especificaciones (diámetro o longitud del lado cuadrado)	Presión límite aplicable kgf/cm²	Temperatura límite aplicable (℃)	Aplicación
Cuerda de amianto impregnada de aceite	YS450	F	3.4.5.6.8.10 13.16.19.22.25	60	450	Para vapor de agua, aire, productos de petróleo
		Y	5.6.8.10.13 16.19.22.25
		N	3.5.6.8.10.13 16.19.22.25
	YS350	F, Y, N	3.5.6.8.10.13 16.19.22.25.	45	350
	YS250	F, Y, N	3.5.6.8.10.13. 16.19.22.25	45	250

2) Cuerda de amianto y caucho: seleccionable según la tabla 5-3.

Nota: El código de forma F significa cuadrado, a través del núcleo o una a múltiples capas de trenzado; Y significa redondo, con un núcleo retorcido en el medio y una a múltiples capas trenzadas en el exterior; N significa retorcido.

nombre	Cartel de tienda	Especificaciones (fórmula recta o longitud del lado cuadrado)	Presión límite aplicable kgf/cm²	Temperatura límite aplicable (℃)	Aplicación
Empaquetadura de amianto y caucho	XS450	3 . 4 . 5 . 6 . 8 10 . 13 . 16 . 19 22 . 25 . 28	60	450	Para vapor, productos de petróleo
	XS350		45	350
	XS250		45	250

3) Cuerda de grafito y amianto: La cuerda de amianto está recubierta de polvo de grafito, la temperatura de uso es superior a 450 ℃ y la presión puede alcanzar los 16 MPa, lo que generalmente es adecuado para vapor a alta presión. El empaque en espiga ha sido progresivamente

adoptado recientemente, que se inserta en un solo anillo y tiene un buen rendimiento de sellado.

4) Politetrafluoroetileno: es un relleno ampliamente utilizado. Es particularmente adecuado para fluidos corrosivos, pero la temperatura no debe exceder los 200 ℃. Generalmente se fabrica por prensado o torneado a partir de barra y la forma se muestra en la Figura 5-1.

11. Material del asiento

La junta se utiliza para rellenar cualquier irregularidad entre las dos superficies de unión (como la superficie de sellado entre el cuerpo de la válvula y la tapa de la válvula) para evitar que el fluido escape de la superficie de unión.

1. Requisitos El material de la junta debe tener cierta elasticidad, plasticidad y resistencia suficientes a la temperatura de operación para garantizar el sellado. Al mismo tiempo, debe tener buena resistencia a la corrosión.

2. Tipos y selección de materiales de las juntas Las juntas se pueden dividir en materiales blandos y duros. Los materiales blandos son generalmente materiales no metálicos, como cartón, caucho, láminas de caucho de amianto, PTFE, etc. Los materiales duros suelen ser materiales metálicos o amianto recubierto de metal enredado, metal y amianto, etc. Hay muchas formas de juntas, incluyendo planas, redondas, ovaladas, dentadas, en forma de lente y otras formas especiales. Los materiales de las juntas metálicas son generalmente acero al carbono de alta calidad 08, 10, 20 y 1Cr13, 1Cr18Ni9

acero inoxidable, que requieren alta precisión de mecanizado y acabado superficial, y son adecuados para válvulas de alta temperatura y alta presión. Los materiales de junta no metálicos generalmente tienen buena plasticidad y pueden lograr el sellado con poca presión. Adecuados para válvulas de baja temperatura y baja presión. El material de la junta se puede seleccionar según la Tabla 5-4.

Materiales de Junta	medio	Rango de aplicación
Materiales de Junta	medio	Presión (MPa)	Temperatura (℃)
Cartón grueso	Categoría Agua, Aceite	≤10	40
Cartón impregnado de aceite	Categoría Agua, Aceite	≤10	40
Plancha de caucho	Agua, aire	≤6	50
Plancha de amianto	Vapor, gas de carbón	≤6	450
politetrafluoroetileno	Medios corrosivos	≤25 mm	200
Plancha de amianto de caucho XB-450	vapor de agua, aire, gas de carbón	≤60 mm	450
XB-350	vapor de agua, aire, gas de carbón	≤40 mm	350
XB-200	vapor de agua, aire, gas de carbón	≤15 mm	200
Plancha de caucho resistente al aceite con amianto	Categoría de aceite	160	30
Acero 08 con relleno XB-450	vapor de agua	100	450
acero 08 y relleno XB-350	vapor de agua	40	350
1Cr13, 0Cr13 relleno de amianto	vapor de agua	100	600
acero 08 y relleno de caucho y amianto resistente al aceite	Categoría de aceite	100	350
cobre	vapor de agua, aire	100	250
aluminio	vapor de agua, aire	64	350
acero 10, acero 20	vapor de agua, Categoría de aceite	200	450
1Cr13	vapor de agua	200	550
1Cr13Ni9	vapor de agua	200	600

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