La elección del material de la válvula es crucial para su rendimiento, escenarios aplicables y vida útil. Lo siguiente detalla las diferencias entre el hierro fundido, el acero al carbono y el acero fundido en función de las propiedades del material, las diferencias de rendimiento y los escenarios de aplicación:
Comparación de propiedades materiales
El hierro fundido tiene un contenido de carbono de 2%- 4%, un alto contenido de silicio y muchas impurezas. Está directamente fundido después de la fusión, lo que hace que el proceso sea simple. Es frágil, resistente al desgaste y tiene una alta resistencia a la compresión, pero tiene baja resistencia a la tracción, una mala resistencia de choque y vibración, y resistencia a la corrosión promedio.
El acero al carbono tiene un contenido de carbono de 0.02%-2.11%, compuesto principalmente de hierro y carbono. Se forma a partir de lingotes a través de procesos de presión como rodar y forjar. Ofrece un buen rendimiento general, con un equilibrio de fuerza, ductilidad y dureza, buena soldabilidad y maquinabilidad, pero mala resistencia a la corrosión.
El acero fundido tiene un contenido de carbono de 0.15%- 0.6%, tiene pocas impurezas, se lanza desde el acero fundido y requiere tratamiento térmico para mejorar las propiedades. Tiene alta fuerza, buena resistencia y resistencia al impacto. La aleación (como agregar cromo o níquel) puede mejorar la corrosión y la resistencia a la alta temperatura.
Diferencias clave de rendimiento
1. Propiedades mecánicas
Fuerza y dureza
Hierro fundido: alta resistencia a la compresión (p. Ej., El hierro fundido gris tiene una resistencia a la compresión de 200-400 MPa), pero baja resistencia a la tracción (solo 100-250 MPa), mala tenacidad y propensa a la fractura bajo impacto.
Acero al carbono: la resistencia a la tracción aumenta al aumentar el contenido de carbono (p. Ej., El acero Q235 tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 370-500 MPa, mientras que 45 acero puede alcanzar más de 600 MPa). También tiene buena plasticidad y dureza, y puede soportar cierta deformación.
Acero fundido: la resistencia a la tracción es típicamente 450-800 MPa, y su tenacidad es significativamente superior al hierro fundido (p. Ej.
Resistencia al desgaste
El hierro fundido (especialmente el desgaste - de hierro fundido resistente) contiene grafito, que tiene un bajo coeficiente de fricción y resistencia de desgaste superior al acero al carbono ordinario y al acero fundido. A menudo se usa en aplicaciones que requieren reducción de fricción (por ejemplo, superficies de sellado del cuerpo de la válvula).
2. Resistencia a la corrosión
El hierro fundido: el grafito en la matriz forma fácilmente microcélulas, lo que resulta en resistencia a la corrosión promedio. Se requieren recubrimientos superficiales (como pintura o galvanización) o corrosión - hierro fundido resistente (como alto - hierro fundido de silicio).
Acero al carbono: se oxide fácilmente y se corroe rápidamente en ambientes húmedos, ácidos o alcalinos. Se requieren tratamientos adicionales de protección contra la corrosión (como electroplatación o recubrimiento epoxi).
Acero fundido: el acero fundido ordinario tiene una resistencia de corrosión similar al acero al carbono, pero el acero fundido a acero inoxidable (como CF8 y CF3M) se puede crear agregando elementos de aleación (como CR y Ni) para mejorar significativamente la resistencia a la corrosión.
3. High - Resistencia a la temperatura
Hierro fundido: el hierro fundido gris tiene una resistencia al calor deficiente (larga - temperatura de funcionamiento del término menor o igual a 300 grados). El hierro dúctil puede tener una resistencia al calor ligeramente mayor (menor o igual a 400 grados), pero es susceptible a la oxidación a altas temperaturas.
Acero al carbono: el acero al carbono ordinario tiene un largo - temperatura de funcionamiento de término menor o igual a 450 grados. Su resistencia disminuye significativamente a altas temperaturas, por lo que se requiere calor - acero resistente (como 15CRMO).
Acero fundido: a través de la aleación, puede soportar altas temperaturas (p. Ej., ZG1CR18NI9TI El acero inoxidable de acero inoxidable puede resistir temperaturas superiores a 800 grados), lo que lo hace adecuado para medios de temperatura-} (por ejemplo, vapor y aceite caliente).
4. Procesabilidad
Hierro fundido: ofrece excelentes propiedades de fundición y buena fluidez, lo que permite un moldeo complejo (por ejemplo, cuerpos de válvulas con disipadores de calor). Sin embargo, tiene poca maquinabilidad (dureza y fragilidad) y soldabilidad (propensa a grietas).
Acero al carbono: ofrece una excelente falsificación, soldadura y maquinabilidad, lo que facilita la forma en varias formas (por ejemplo, bridas y conexiones roscadas), lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un ensamblaje y desmontaje frecuentes.
Acero fundido: el proceso de fundición es más complejo que el hierro fundido (que requiere la temperatura de fundición controlada y la velocidad de enfriamiento), pero sus propiedades se pueden mejorar a través del tratamiento térmico (p. Ej.
Comparación de aplicaciones
1. Válvulas de hierro fundido
Escenario de aplicación:
Presión de baja -, estática o pequeña -} tuberías de diámetro (por ejemplo, DN menor o igual a 300 mm), con fluidos corrosivos o ligeramente corrosivos, como agua, vapor y aceite.
Válvulas típicas: válvulas de compuerta, válvulas de globo y válvulas de retención (comúnmente utilizadas en suministro de agua y drenaje, y sistemas de calefacción).
Ventajas: bajo costo, fácil fundición y buena resistencia al desgaste.
Desventajas: no se puede usar en altos entornos de presión, impacto o corrosivo de presión, impacto o corrosivo.
2. Válvulas de acero al carbono
Aplicaciones aplicables:
Medium - y alta - tuberías de presión (por ejemplo, PN menor o igual a 16 MPa), medios como aire, vapor, aceite y gas, que deben resistir ciertas presiones y vibraciones (por ejemplo, tuberías industriales y sistemas térmicos).
Válvulas típicas: válvulas de bola, válvulas de mariposa y válvulas de seguridad (por ejemplo, válvulas hechas de Q235 y 20# de acero).
Ventajas: alta fuerza, rendimiento general equilibrado y costos de procesamiento moderados.
Desventajas: resistencia a la corrosión inadecuada, que requiere protección de corrosión regular.
3. Válvulas de acero fundido
Aplicaciones aplicables:
Alta - presión, temperatura alta -, alto - de impacto o condiciones de funcionamiento complejas (p. Ej.
Las válvulas típicas incluyen válvulas de planta de energía (como válvulas de compuerta y válvulas de globo), válvulas químicas (como válvulas de bola de acero inoxidable) y válvulas de ingeniería en alta mar.
Ventajas: alta fuerza, buena resistencia y adaptabilidad a entornos extremos a través de la aleación.
Desventajas: alto costo y proceso de lanzamiento complejo.
Recomendaciones de resumen y selección
Hierro fundido: bajo costo, bajo presión: económico, con excelentes propiedades de fundición, cumple con los requisitos básicos de sellado y presión -.
Acero al carbono: adecuado para medios - y altas aplicaciones de presión -, medios convencionales. Ofrece un equilibrio de fuerza y dureza, es fácil de procesar y ofrece una efectividad de alto costo -.
Acero fundido (aleación): adecuado para aplicaciones de alta presión, alta temperatura y corrosión. La aleación puede mejorar la resistencia, la resistencia a la temperatura alta - y la resistencia a la corrosión, lo que lo hace adecuado para condiciones de funcionamiento complejas.