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                金属密封球阀硬化工艺概述

                类别:行业新闻 日期:2021-05-11

                1 概述
                     在火力发电厂、石油化工系统、煤化工领域的高粘性流体、带粉尘↑及固体颗粒状的混合流体、强腐蚀的流体等介质中,球阀需要选用金属硬密封球阀,所以选用合▽适的金属硬密封球阀阀球和阀座的硬化工艺重要。
                 
                2 金属硬密封球阀阀球和阀座的硬化方式
                      目前金属硬密封球阀球体表面常用的硬化︻工艺主要有以下几种:
                    (1)球体表面堆焊(或喷焊)硬质合金,硬度可达40HRC以上,球体表面堆焊硬质合金工艺复杂,生产效率低,且大面积堆焊易使零件产生变形,目前对球体表面硬化的工艺使用△较少。
                    (2)球体表面镀硬铬,硬度可达60~65HRC,厚度0.07~0.10mm,镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面▂光亮,工艺相对简单,成本较低。但硬铬镀层的硬度在温度升高时会因其内应力的释放而迅速,其工作温度不能高于427℃。另外镀铬层々结合力低,镀层易发生脱落。
                   (3)球体表面采用等离子氮化,表面硬度可达60~65HRC,氮化◥层厚度0.20~0.40mm,等离子氮化处理硬化工艺由于耐腐蚀性较差,不能在化工强腐蚀等领域使用。
                  (4)球体表面超音速喷涂(HVOF)工艺,硬度高可达70~75HRC,集合◥强度高,厚度0.3~0.4mm,超音速喷涂是球体表面硬化主要工艺手段。在火力发电厂、石油化工系统、煤化工领域的高粘性流体;带粉尘及固体颗【粒状的混合流体、强腐蚀的流体介质中大部分使用该硬化工艺。
                超音速喷涂工艺是氧燃料燃烧产生高速气流加速粉末粒子撞击√工件表面,形成致密表面涂层的一种工艺方法。在撞击过程中,由于粒子的速度较快(500~750m/s)且粒子◢温度较低(-3000℃),因此撞击工件表面后,可以获得高结合强度、低空隙率、低氧化物含量的涂层。HVOF的特点是合金粉末粒子速度超过音速,是音速的2~3倍,气流速度ξ是音速的4倍。
                    HVOF是一种新的加,喷涂厚度0.3~0.4mm,涂层与工件之间是机械结合,结♂合强度高(77MPa),涂层孔隙率低(<1%)。该工艺对工件加热温度低(<93℃),工件不变形,可进行冷喷涂。喷涂时,粉♂末粒子速度高『(1370m/s),无热影响区,工件的成分和组织无变化,涂层硬度高,可进行机↘加工。
                    喷焊是一种金属材料表面热喷涂处理工艺。它是通过热源将粉末(金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可)加热到熔融或达到高塑性状态后,依靠气「流将其喷射,沉积到预先处理过的工件表面上,形成一层与工件表面(基材)结合←牢固的涂(焊)层。
                喷焊和堆焊硬化工艺中硬质合金与基体均具有熔融过程,硬质合金与基体集合处有热融区,为达到喷焊或堆焊硬质合金层●性能,避免加工后焊接热融区为金属接╲触面,建议喷焊或堆焊硬质合金厚度需要大于3mm以上。
                 
                3 硬密封球阀阀球和阀座接触面的硬度配合
                     金属滑动接触面需具有一定的硬度差,否则容易发生咬死现∞象。在实际运用中,一般阀球和阀座的硬度差在5~10HRC,该硬度差使球阀☆能具有较好使用。由于球体加工复杂,加工成本高,为保护球体不易受到损坏和磨损,一般选择球体的硬度高于阀座表面的硬度。
                     阀球和阀※座接触表面硬度配合使用比较广泛的有两种硬度配合:①阀球表面硬度55HRC,阀座表面45HRC,阀球表面可采用超音速喷涂Stellite20合金,阀座↘表面可采用堆焊Stellite12合金,该硬度配∏合是金属密封球阀使用广范的硬度配合,能满足金属硬密封球阀常规磨损要求;②阀球表面硬度68HRC,阀座表面58HRC,阀球表面可采用超音速喷涂Ψ 碳化钨,阀座表面可采用超音速喷涂Stellite20合金,该硬度配合广泛使用与煤化工领域,具有较高的耐★磨性和使用。
                     在国外有使用阀球和阀座表面硬度相同的配合,阀球和阀座表面均采用超音速喷涂碳化钨工艺,表面硬度〓均大于72HRC,即使在超高硬度情况下,阀球和阀座接触表面也不易发生咬死,但目前国内阀球制作表面硬度大于72HRC的阀球、阀座ζ 没有成熟的研磨工艺,很难保证阀球【和阀座的配合,使用较少。
                 
                4 硬密封球阀阀球和阀座硬化注意问题
                     金属硬密封球阀阀球和阀座材料一般都选择不锈钢或耐腐蚀材料,否则ζ 硬质合金与阀座(或阀球)结合层容易被介质腐蚀,发生硬质合金层脱落,影响球阀▓寿命。
                     另外针对不同的阀座(或阀球)材〖料应选择合适的硬化工艺,在煤化工领域中双相不锈钢材料被广泛使用,双相不锈钢材料具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。
                     双相不锈钢材料是一种既具有铁素体又具有奥氏体组织结构的钢种,铁素体和奥氏体组织结构各占约50%,且二相组织是独「立存在的,其性能特点是⊙兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性。在铁素体不锈钢特性中,当温度在400~500℃范围内,长时间保温会产生强烈的脆化,这种现①象一般称为475℃脆化;温度超过400~500℃时,双相不锈钢性能会被破坏。
                     双相不锈钢材料若采用喷焊或堆焊硬质合金工艺方→法,该工艺硬质合金和基体发生融溶过程(温度一般均大于♀900℃),会破坏双相不锈钢材料的金相组织,故双相不锈钢材料不适合用喷焊(或堆焊)硬质合金的硬化工○艺。双相不锈钢材料表面硬化工艺适合使用超音速喷涂工艺,硬化工艺必须保证不能对双相不锈钢材料基体金相︾组织产生破坏。
                 
                5  结语
                     金属硬密封球阀的阀球〗和阀座采用合理的硬化工艺,可提高直接决定金属硬密封阀门的使用和使用性能,合理的硬¤化工艺能制造成本。随着新技术的不断出现,必定会有更多的硬化处理工艺,金属硬密封阀门的硬化工艺和硬度配合是个复杂的问题,因此在■对硬密封阀门设计、材料选择、硬化工艺和硬度配合,应给予的重Ψ 视。