钢制阀门的主体材料--碳素钢

2024年3月31日发(作者：中国节)

钢制阀门的主体材料--碳素钢

钢制阀门指阀门的壳体采用钢材制造的阀门，通常包括碳素钢、不锈钢、铬钼钢及铬钼

钒钢等。

1 碳素钢

1.1 阀门常用的碳素钢材料

阀门常用的碳素钢铸件和锻件材料见表1-1-1。

表1-1-1 阀门常用的碳素钢铸件、锻件材料

材料状态 国别 标准号

WCA

中国

铸件

美国

ASTM A 216/A

216M

GB/T 12228

GB/T 699

ASTM A 105/A

105M

WCA

UNS J02502

WCB

UNS J03002

WCC

UNS J02503

GB/T 12229

ZG205-415 ZG250-485 ZG275-485

材料牌号

WCB WCC

中国

锻件

美国

25 25Mn 35 40 A 105

A 105

注：表中UNS J02502、UNS J03002、UNS J02503是以美国金属与合金统一系统编号方

法，分别对应WCA、WCB、WCC的牌号。GB/T 12228中的材料牌号A 105引用美国ASTM A 105/A

105M标准。

阀门常用的碳素钢铸件和锻件材料的化学成学见表1-1-2。

阀门常用的碳素钢铸件和锻件材料的力学性能见表1-1-3。

表1-1-2 阀门常用碳素钢材料的化学成分

含量，%（除给出范围外，含量均为最大值）

牌号

C

A105 0.35

Mn P S

0.04

Si

0.10～

0.35

0.17～

0.37

0.17～

0.37

0.60

Cu

0.40

Ni

0.40

Cr

0.30

Mo

0.12

V

0.08 0.60～1.050 .035

25

25Mn

ZG205-415

WCA

ZG250-485

WCB

0.22～0.29 0.50～0.800 .035 0.035

0.22～0.29 0.70～1.00

0.35

0.25 0.70 0.04

0.35

0.045

0.25

0.25

0.30

0.30

0.30

0.50

0.25

0.25

0.50

—

—

0.25

—

—

0.03

0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.25 0.03

ZG275-485

WCC

0.25 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.25 0.03

注1： ZG205-415、WCA允许的最大含碳量每下降0.01%，最大含锰量可增加0.04%，直至最大

含量达1.10%

时止。ZG250-485、WCB允许的最大含碳量每下降0.01%，最大含锰量可增加0.04%，直至最大含量达

1.28%时止。ZG275-485、WCC允许的最大含碳量每下降0.01%，最大含锰量可增加%0.04%，直至最大

含量达1.40%时止。A 105在规定的最大含碳量（0.35%）以下，每降低0.01%碳含量，允许在规定的最大

锰含量（1.05%）上增加0.06%锰含量，直到最大1.35%为止。

注2：钢中不可避免地含有一些杂质元素，为了获得良好的焊接质量，残留元素（Cu、Ni、Cr、Mo、 V）

总量应为≤1%，但有碳当量（CE）要求时此条不适用。

注3：如订单中要求碳当量时，碳当量按CE=C%+Mn%/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15计算，

最大碳当量应是：

牌 号

最大碳当量

ZG205-415/WCA

0.50

ZG250-485/WCB

0.50

ZG275-485/WCC

0.55

注4：表中最常用的阀门碳素钢铸件材料是WCB钢，其标准含碳量≤0.30%，但为了获得优良的焊接性

能和力学性能，其含碳量应控制在0.25%左右。

注5：当阀门的连接端为焊连接时必须控制碳当量。ASTM A 216/A 216M补充要求中规定了使用于不

同场合的碳素钢铸件碳当量的要求。但不同的产品标准根据其工况条件，对碳当量的要求也不同，如API 6D

则要求炉前分析CE≤0.43，成品分析CE≤0.45。同样为了保证焊接性能API 6D对焊接端的碳素钢铸件含

碳量也作了规定，炉前分析C含量≤0.23%，成品分析C含量≤0.25%，硫磷含量≤0.035%。

碳当量CE=C%+Mn%/6+（Cr%+Mo%+V%）/5+（Ni%+Cu%）/15。

注6： ASTM A 105/A 105M并不是我国的25号钢或25Mn钢，虽然其主要化学成分相当于我国的25Mn

钢，但ASTM A 105/A 105M对杂质元素Cu、Ni、Cr、Mo、V、Nb的控制以及C、Mn含量的关系和材料的热

处理都有控制要求。

注7：锻钢阀门是否需要进行材料的力学性能检测是根据产品设计要求决定的，对于低碳钢只要化学

成分合格，正火的热处理工艺正确，其力学性能就是一定的，不像中碳钢和高碳钢可以按淬火后的不同回

火温度得到不同的力学性能。对于锻造高压阀门如PN160、PN320（原标准为PN16.0MPa、PN32.0MPa）或更

高压力的锻钢阀由设计决定采用的材料应达到的力学性能。根据所要求的力学性能确定回火温度以达到材

料的性能符合设计要求。

注8：GB/T 12229中对WCA、WCB、WCC的含Mo量为0.25%，而ASTM A216/A216M中对WCA、WCB、

WCC的含Mo量为0.20%。

表1-1-3 阀门常用碳素钢材料的力学性能

牌号

A105

锻

件

25

25Mn

WCA

铸

件

WCB

WCC

抗拉强度σ

b

/

MPa

≥485

≥450

≥490

415-585

485-655

485-655

屈服强度σ

s

/

MPa

≥250

≥275

≥295

≥205

≥250

≥275

伸长率δ/

%

≥22

≥23

≥22

≥24

≥22

≥22

断面收缩率Ψ/

%

≥30

≥50

≥50

≥35

≥35

≥35

冲击吸引功

A

k

/J

—

71

71

硬度/

HB

≤187

≤170

≤207

1.2 碳素钢的适用范围

碳素钢适用于油品、汽、水等非腐蚀性介质。在某些特定的条件下，例如某些有腐蚀性

的介质在一定范围内的温度浓度条件下也可采用碳素钢。

碳素钢的适用温度范围：-29～425℃。这是由于碳素钢在高温下其组织中的碳原子发生

迁移和聚集，并转化为石墨，由于石墨强度极低，并以片状存在于珠光体内，将使材料的强

度大大降低，而脆性增加。一般情况下，碳素钢长期处于425℃以上温度环境时，就有石墨

化倾向，而在475℃以上时则明显出现。中石化标准SH/T 3064《石油化工钢制通用阀门选

用、检验及验收》规定碳素钢制阀门的适用温度范围为-20～425℃，其下限定为-20℃的依

据是GB 150《钢制压力容器》。但当以WCB、WCC这两种钢制作阀体、阀盖、闸板（阀瓣）、

支架时，这两种钢的适用温度下限为-29℃。