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Q347H金屬硬密封球閥硬化工藝
點(diǎn)擊次數(shù):1513      更新時(shí)間:2020-05-30

金屬硬密封球閥硬化工藝在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體、帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體等介質(zhì)中,球閥需要選用金屬硬密封球閥,所以選用合適的金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化工藝十分重要。
    1 金屬硬密封球閥硬化工藝概述
    在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體、帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體等介質(zhì)中,球閥需要選用金屬硬密封球閥,所以選用合適的金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化工藝十分重要。
   一種金屬硬密封球閥,包括閥體、閥蓋、閥球、閥座、閥桿、支架和驅(qū)動(dòng)裝置,閥體和閥蓋連接形成一腔體,設(shè)有通孔的閥球位于腔體內(nèi),閥球的上端與閥桿相連,閥球的兩側(cè)分別設(shè)置有閥座,支架通過(guò)螺釘與閥體固定連接,而驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)支架與閥桿軸連接,所述的閥座為金屬材料,在閥座和閥體之間依次設(shè)置有密封墊、壓環(huán)和蝶形彈簧。本發(fā)明在其閥體與閥座、閥蓋與閥座、閥座與閥球之間采用的是金屬對(duì)金屬的兩道密封形式,大大地增強(qiáng)了密封性能,并可用于超過(guò)500℃的工況,另外,通過(guò)對(duì)閥座和閥球的表面進(jìn)行噴涂硬質(zhì)合金或者硬化材料,使之具有密封所必需的精度和硬度,且特制的具有彈性的閥座和碟形彈簧具有非常低的操作扭矩。


 2 金屬硬密封球閥硬化工藝金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化方式
    目前金屬硬密封球閥球體表面常用的硬化工藝主要有以下幾種:
    (1)球體表面堆焊(或噴焊)硬質(zhì)合金,硬度可達(dá)40HRC以上,球體表面堆焊硬質(zhì)合金工藝復(fù)雜,生產(chǎn)效率低,且大面積堆焊易使零件產(chǎn)生變形,目前對(duì)球體表面硬化的工藝使用較少。
    (2)球體表面鍍硬鉻,硬度可達(dá)60~65HRC,厚度0.07~0.10mm,鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能長(zhǎng)期保持表面光亮,工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時(shí)會(huì)因其內(nèi)應(yīng)力的釋放而迅速降低,其工作溫度不能高于427℃。另外鍍鉻層結(jié)合力低,鍍層易發(fā)生脫落。
    (3)球體表面采用等離子氮化,表面硬度可達(dá)60~65HRC,氮化層厚度0.20~0.40mm,等離子氮化處理硬化工藝由于耐腐蝕性較差,不能在化工強(qiáng)腐蝕等領(lǐng)域使用。
    (4)球體表面超音速?lài)娡浚℉VOF)工藝,硬度可達(dá)70~75HRC,集合強(qiáng)度高,厚度0.3~0.4mm,超音速?lài)娡渴乔蝮w表面硬化主要工藝手段。在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體;帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體介質(zhì)中大部分使用該硬化工藝。
    超音速?lài)娡抗に囀茄跞剂先紵a(chǎn)生高速氣流加速粉末粒子撞擊工件表面,形成致密表面涂層的一種工藝方法。在撞擊過(guò)程中,由于粒子的速度較快(500~750m/s)且粒子溫度較低(-3000℃),因此撞擊工件表面后,可以獲得高結(jié)合強(qiáng)度、低空隙率、低氧化物含量的涂層。HVOF的特點(diǎn)是合金粉末粒子速度超過(guò)音速,甚至是音速的2~3倍,氣流速度是音速的4倍。
    HVOF是一種新的加工工藝,噴涂厚度0.3~0.4mm,涂層與工件之間是機(jī)械結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度高(77MPa),涂層孔隙率低(<1%)。該工藝對(duì)工件加熱溫度低(<93℃),工件不變形,可進(jìn)行冷噴涂。噴涂時(shí),粉末粒子速度高(1370m/s),無(wú)熱影響區(qū),工件的成分和組織無(wú)變化,涂層硬度高,可進(jìn)行機(jī)加工。
    噴焊是一種金屬材料表面熱噴涂處理工藝。它是通過(guò)熱源將粉末(金屬粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可)加熱到熔融或達(dá)到高塑性狀態(tài)后,依靠氣流將其噴射,沉積到預(yù)先處理過(guò)的工件表面上,形成一層與工件表面(基材)結(jié)合牢固的涂(焊)層。
    噴焊和堆焊硬化工藝中硬質(zhì)合金與基體均具有熔融過(guò)程,硬質(zhì)合金與基體集合處有熱融區(qū),為*達(dá)到噴焊或堆焊硬質(zhì)合金層性能,避免加工后焊接熱融區(qū)為金屬接觸面,建議噴焊或堆焊硬質(zhì)合金厚度需要大于3mm以上。


    3 金屬硬密封球閥硬化工藝閥球和閥座接觸面的硬度配合
    金屬滑動(dòng)接觸面需具有一定的硬度差,否則容易發(fā)生咬死現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)用中,一般閥球和閥座的硬度差在5~10HRC,該硬度差使球閥能具有較好使用壽命。由于球體加工復(fù)雜,加工成本高,為保護(hù)球體不易受到損壞和磨損,一般選擇球體的硬度高于閥座表面的硬度。
    閥球和閥座接觸表面硬度配合使用比較廣泛的有兩種硬度配合:

①閥球表面硬度55HRC,閥座表面45HRC,閥球表面可采用超音速?lài)娡縎tellite20合金,閥座表面可采用堆焊Stellite12合金,該硬度配合是金屬密封球閥使用范的硬度配合,能滿(mǎn)足金屬硬密封球閥常規(guī)磨損要求;

②閥球表面硬度68HRC,閥座表面58HRC,閥球表面可采用超音速?lài)娡刻蓟u,閥座表面可采用超音速?lài)娡縎tellite20合金,該硬度配合廣泛使用與煤化工領(lǐng)域,具有較高的耐磨性和使用壽命。
    在國(guó)外有使用閥球和閥座表面硬度相同的配合,閥球和閥座表面均采用超音速?lài)娡刻蓟u工藝,表面硬度均大于72HRC,即使在超高硬度情況下,閥球和閥座接觸表面也不易發(fā)生咬死,但目前國(guó)內(nèi)閥球制作表面硬度大于72HRC的閥球、閥座沒(méi)有成熟的研磨工藝,很難保證閥球和閥座的配合,使用較少。


    4 硬密封球閥閥球和閥座硬化注意問(wèn)題
    金屬硬密封球閥閥球和閥座材料一般都選擇不銹鋼或耐腐蝕材料,否則硬質(zhì)合金與閥座(或閥球)結(jié)合層容易被介質(zhì)腐蝕,發(fā)生硬質(zhì)合金層脫落,影響球閥壽命。
    另外針對(duì)不同的閥座(或閥球)材料應(yīng)選擇合適的硬化工藝,在煤化工領(lǐng)域中雙相不銹鋼材料被廣泛使用,雙相不銹鋼材料具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。
    雙相不銹鋼材料是一種既具有鐵素體又具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)的鋼種,鐵素體和奧氏體組織結(jié)構(gòu)各占約50%,且二相組織是獨(dú)立存在的,其性能特點(diǎn)是兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性。在鐵素體不銹鋼特性中,當(dāng)溫度在400~500℃范圍內(nèi),長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脆化,這種現(xiàn)象一般稱(chēng)為475℃脆化;溫度超過(guò)400~500℃時(shí),雙相不銹鋼性能會(huì)被破壞。
    雙相不銹鋼材料若采用噴焊或堆焊硬質(zhì)合金工藝方法,該工藝硬質(zhì)合金和基體發(fā)生融溶過(guò)程(溫度一般均大于900℃),會(huì)破壞雙相不銹鋼材料的金相組織,故雙相不銹鋼材料不適合用噴焊(或堆焊)硬質(zhì)合金的硬化工藝。雙相不銹鋼材料表面硬化工藝適合使用超音速?lài)娡抗に?,硬化工藝必須保證不能對(duì)雙相不銹鋼材料基體金相組織產(chǎn)生破壞。


    5 金屬硬密封球閥硬化工藝結(jié)語(yǔ)
金屬硬密封球閥的閥球和閥座采用合理的硬化工藝,可提高直接決定金屬硬密封閥門(mén)的使用壽命和使用性能,合理的硬化工藝能降低制造成本。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn),必定會(huì)有更多的硬化處理工藝,金屬硬密封閥門(mén)的硬化工藝和硬度配合是個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題,因此在對(duì)硬密封閥門(mén)設(shè)計(jì)、材料選擇、硬化工藝和硬度配合,應(yīng)給予充分的重視。