选择铜阀门须知

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1  概述 
铜合金在阀门以及阀用零件上得到了广泛应用，其中选用较多的是锡青铜、铝青铜、铅黄铜以及硅黄铜。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CuSO4·3Cu(OH)2 和碱式碳酸铜CuCO3·Cu(OH)2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、纯净淡水和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0.02㎜/a，在海水中的腐蚀率为0.02～0.04㎜㎜/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，因此在在潮湿的大气、含氨（或NH4+）或硫化物的介质的大气或水中、过热91视频WWW免费下载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 0.002mg/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%。其抑菌性有别于其它加工过的材料或涂层，是可以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。  

（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、青色或白色等其它颜色或装饰纹，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（Cu2O）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/T9081《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℃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。 
  

   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）时达到大值，但其耐磨性、耐蚀性及其对流动海水、91视频WWW免费下载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它组元来改善其性能，形成高切削性能的铅黄铜、高强度的硅黄铜、锰黄 
（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不同要求。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，如溶入其它元素原子，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）。    
 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/%，以下同）小于36时为α单相黄铜， 36～46.3时为α+β双相黄铜。 

3.1  HPb59-1铅黄铜 
铅黄铜冷热压力加工性好，易钎焊，再结晶温度360℃。其Pb含量为0.8%～1.9%，在黄铜中溶解度仅为0.4%，而常以纯铅相存在，呈点状分布，这些铅质点的润滑和减磨性能使铅黄铜的可比切削 性达到80%（与HPb63-3比较，下文同），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，抗冲击腐蚀能力提高，却增加了脱锌的敏感性，尤其是锌含量大于30%（质量分数）时更加明显。加入少量砷（0.04%）可防止脱锌。但不能抑制两相Cu-Zn合金（α+β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1.0%～1.5%的Si或0.02%～0.06%的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。 

（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、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GB15382《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。上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。
（2）暖通空调管路系统阀门 
    在空调、制冷机组中使用的低压小口径闸阀、截止阀和球阀一般选用HPb59-1铅黄铜制作。但有2种工况应予注意：其一，在制冷工程中需要一种物质不断来往于蒸发器和被冷却的物质之间传递冷量，这种物质被称为截冷剂。常用的截冷剂有水和盐水等。盐水中的NaCl、CaCl2、MgCl2对金属的腐蚀性很大，盐水中氯量越大其腐蚀性越强。因此对于截冷剂是盐水的制冷机组（一般是大中型的）不能使用HPb59-1铅黄铜阀门。其二，在氨制冷系统中，不允许使用铜及铜合金材料。

（3）给排水管路系统阀门 
铜的抑菌性使HPb59-1铅黄铜被广泛用于制作安装在盥洗室（洗手间、浴室等）、厨房和化验室等卫生设施上各种结构的水嘴和供水管道上的小口径的闸阀、球阀、截止阀、过滤器、JB水力控制阀、倒流防止器、比例式91视频看看簧色及平衡阀等。 
当铜合金阀门用于饮用水供水系统时，应按GB/T172193《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》的规定进行浸泡试验， Pb在浸泡水中含量应≤0.005mg/L。虽然在美国水道协会标准ANSI/AWWAC515-2001《供水系统用薄壁、弹性密封闸阀》中规定“与饮用水相接触的铜合金，其含铅量应不超过8%（1986年修订的美国安全饮用水条例）”。但目前国外对食品及饮用水供水系统用的铜阀门己开始采用无铅黄铜，其中铅的含量不超过0.1%，如BS2874-CZ109规定为59%～62%Cu；0.10%Pb；Zn余量。 

铅黄铜在91视频WWW免费下载环境下容易产生脱锌腐蚀，降低了阀门强度和密封性能，因此HPb59-1铅黄铜一般不适用锅炉给水系统，需要时应改用锡黄铜和铝黄铜。如水质具有特殊腐蚀性而诱发脱锌，则应改用抗脱锌黄铜，例如BS2874-CZ132规定为35%～37%Zn；1.7%～2.8%Pn、0.08%～0.15%As、Cu余量。铅黄铜不耐海水冲洗和污垢的腐蚀，海船利用海水冲洗或排污等阀门一般不采用HPb59-1铅黄铜。 
（4）燃气管路系统阀门 
燃气管路阀门及其零部件应采用耐腐蚀、耐磨损及熔点高于350℃的金属材料，由于民用燃气于一、二类天然气，其中硫化氢含量分别小于6 mg/m3
和20 mg/m3
，因此HPb59-1铅黄铜在安装于民用燃气管路未端的阀门中也被普遍采用。但在三类天然气中，硫化氢含量的上限达460mg/m3
。因此在CJ/T3005《城镇燃气用灰铸铁阀门的通用技术要求》和CJ/T3056《城镇燃气用球磨铸铁、铸钢制阀门的通用技术要求》标准中都规定，“在燃气阀门中与介质接触的零部件不得使用铜材”。尤其在潮湿环境中。  

3.2  HNi56-3镍黄铜 
    高锌黄铜中添加镍后，可获得含有少量β相的高强度合金，因此可提高黄铜的强度和韧性、抗脱锌和抗应力腐蚀破裂的能力、以及抗湍流冲击腐蚀的能力，适合用于压力表管和船舶冷凝管及其附件。镍黄铜还有很好的压力加工性能，可比切削性30%。但因镍的价格较贵，用的不多。潜舰或舰艇高压空气管路上的PN200～250—DN10～32的小口径高压截止阀、截止止回阀、止回阀以及节流阀等8个系列的阀体选用HNi56-3镍黄铜。与其配套的阀盖、阀辨和阀杆则选用QAl10-3-1.5铝青铜。QAl10-3-1.5铝青铜具有耐热、耐磨和高强度性能，高温（400℃）下力学性能稳定，有良好的减摩性，在大气、淡水和海水中耐蚀性好，热态下压力加工性良好，可热处理强化，焊接性好，可比切削性30%。 
3.3  ZCuZn16Si4硅黄铜 
ZCuZn16Si4硅黄铜具有密排六方结构的κ相，
在高温下有足够的塑性和力学性能，并能有效地防止α黄铜的应力腐蚀倾向。硅黄铜的铸造和压力加工性均好，可焊接，可比切削性30%，适用于以工作压力小于4.5MPa的空气、淡水、海水、燃油以及温度不高于250℃的91视频WWW免费下载为介质的阀门。 （1）船用阀门 PN≤30  DN40～65的船用法兰消火栓；      PN30  DN40～250的通海阀、排污舷侧阀； PN10～30  DN15～25的船用空气91视频看看簧色；     

 PN6  DN10～80的胶管接头截止阀、截止止回阀、止回阀（也可选用ZCuSn10Zn2）； PN4  DN20～25的大便池冲洗阀； PN40  DN6的压力表阀，适用于介质为淡水、空气、CO2、滑油、燃油和温度不高于250℃91视频WWW免费下载 的船舶管路； PN6  DN32～80的旋塞阀等  

（2）GB氧气用截止阀 
PN16  DN15～500截止阀（适用温度—40～150℃）。

3.4   HMn58-2锰黄铜 
锰为缩小金属α相的元素，对黄铜有固溶强化作用，能提高对海水、化物和过热91视频WWW免费下载的抗腐蚀性能。锰黄铜热压力加工性良好，冷压力加工性尚可，可比切削性30%。HMn58-2锰黄铜有腐蚀性破裂倾向。仅适用于小口径船用铜阀门的阀体。 
PN4～16  DN10～32波纹管式疏水阀，适用于船舶饱和91视频WWW免费下载及凝水管路； 
PN160  DN10、DN15外螺纹黄铜空气快速起动阀  适用船舶主机起动空气管路。 
3.5   HFe59-1-1铁黄铜    
    铁在黄铜中的固溶度极低，超过固溶度的铁以富铁相颗粒存在，其熔点高，既能细化铸锭组织，又能阻抑再结晶时的晶粒长大，从而提高黄铜的力学性能与工艺性能。同时加入少量的Mn以及Sn、Al、Ni等元素，可以大幅度提高其强度和在大气、海水中的耐蚀性，因而铁黄铜适合于制造承受磨擦及海水腐蚀的部件。Fe含量不宜超过1.5%，否则会降低耐蚀性，并会影响电镀层表面质量。可比切削性25%。 
4   青铜的特性及其选用 
    青铜按化学成分可分为锡青铜和无锡青铜（可分为铝青铜、锰青铜等）。

4.1   ZCuSn5Pb5Zn5和ZCuSn10Zn2铸锡青铜铸造锡青铜表面能形成致密的SnO2薄膜，有很好的保护作用，在大气、淡水或海水中都有很高的化学稳定性，优于纯铜和黄铜。在过热的91视频WWW免费下载中（250℃），当压力不超过20MPa时也具有耐蚀性。铸造锡青铜的力学性能与含锡量有关，当Sn≤5%～6%时, 组织中出现硬而脆的δ相，形成面心立方晶格的α固溶体。随着含锡量的增加，合金的强度和塑性都增加，当＞6%Sn时，虽然强度继续升高，但塑性却会下降。在＜5%Sn时，锡青铜适宜于冷加工， 5%～7% Sn时，锡青铜宜于热加工，当＞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、滑油、燃油和温度不高于250℃91视频WWW免费下载的船舶管路。中压（200Lb）以上的或低压较大口径的以及需承受较高91视频WWW免费下载温度的青铜阀门阀体一般都选用ZCuSn10Zn2。 
PN≤30  DN50～150的法兰截止阀、截止止回阀和止回阀； 
PN≤16  DN6～32的外（内）螺纹截止阀、截止止回阀和止回阀； 
PN≤1  DN50～150的防浪阀； 
PN≤6  DN50～500的通海阀、法兰闸阀； PN≤6  DN15～50旋塞阀； 
PN≤6  DN32～100的法兰节流阀等； 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、空气或其它91视频黄色网、油以及温度不高于205℃91视频WWW免费下载等介质的船舶管路系统。J类青铜阀门标准（按JIS标准修订的）均选用其制作低压壳体。 
PN5  DN15～40的法兰闸阀； 
PN5～22、DN15～40的法兰截止阀、截止止回阀、止回阀等。  
PN16  DN6  10的法兰旋塞阀；   PN1～25  DN6～32的外螺纹泄放旋塞；  PN5～7  DN25～40的旋启式止回阀等； PN5～10  DN40、DN50、DN65的外卡式消防 接头和法兰消防栓等； 
PN8～16  DN32～80的水91视频看看簧色。

 4.2  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、耐寒冷和冲击时不发生火花等特点。可比切削性为25%。在250℃以下91视频WWW免费下载工作的高压小口径船用阀门选用居多： 
    PN≤100  DN6～32的外螺纹截止阀、节流阀；  
PN≤250  DN6～32的外螺纹空气截止阀； 
PN1～32  DN10～25的外螺纹安全阀；  

PN≤10   DN50～500的板式止回阀；

N≤P 30  DN100～200的法兰青铜闸阀（适用于潜艇海水管路）； 
PN200  DN40～80的高压手动球阀（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号还有10余种。其中有高强度的铸铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuZn2l6Fe3Mn3。 （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粒，提高力学性能。铝含量在10%左右时，合金温度达大值（液相点达1039℃），使其抗蚀性能与抗磨性能增强，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91视频看看簧色的活塞气缸等。 

（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辨和阀杆；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辨、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91视频看看簧色活塞气缸等。  
（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、阀辨和球体等；JB水力控制阀的阀座和阀辨等；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～DN400）等。 
（6）ZCuSn5Pn5Zn5铸锡青铜 
适用于制作低压船用阀门中的螺纹截止阀阀辨、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. 国外标准中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 EN11288-2003《工业阀门—铜合金闸阀》中为阀体/阀盖列出的铜合号就有6个；标准ANSI/AWWAC515-2001《供水系统用薄壁、弹性密封闸阀》为阀杆/阀杆螺母列出12个铜合号后还注明“实际用的或规定的合金不于表列”。

（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/AWWAC515除了要求按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JIS B2011：2003《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 EN12288：2003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；5.8%～6.5% Sn；1.0%～1.8% Pb，3.5%～5.0% 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。 

7.1  使用性 
选用的铜合金各项性能应与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，可根据技术性与经济性的比较，确定应用或者另选较别的耐蚀材料。 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）。 

    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0.025～0.1㎜范围内时，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荷刻的腐蚀环境，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）、阀盖等零件的铜合金应具有足够的强度和耐磨性。对用于中高温钢制阀门的阀杆螺母合金的熔点在应在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。因此阀辨、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91视频WWW免费下载介质中使用的节流阀、安全阀、91视频看看簧色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。 

（4）对用于闪点小于60℃油介质的船用阀门，其阀杆、阀座和阀辨等具有摩擦的部件应选用在动作时不致产生火花的材料。

7.2  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小壁厚应大于3㎜，因此对小口径或薄壁铸件宜改用热锻或压铸等其它成形工艺。 
（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，铜合金合理的小壁厚应为2㎜以上（技术上的可能性为1㎜）。 
（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。

7.3  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，铜合金阀门壳体的小壁厚t可计算得出： 
式中 t——计算壳体壁厚，mm 
PN——公称压力（等于10倍的MPa数） 
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的平衡点。 
   （2）在材料成形合格率、可比切削性、铜合号和价格之间寻求符合要求的平衡点。

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要素，有利于提升铜阀门的性价比。 

参 考 文 献 
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