金属硬密封耐磨球阀的设计、制造与工艺.doc

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1、金属硬密封耐磨球阀的设计、制造与工艺K引言在某些特殊工况介质场合，如含有大量固体硬颗粒的介质，传统的阀类，如闸阀、截止阀无法适川。对于同时存在高温、高压、含固体颗粒介质的场合，金属硬密封耐磨球阀是H前被普遍认可的一种阀门。金属硬密封耐磨球阀是近年来技术发展最快的阀类之一。随着其技术的发展，金属驶密封耐磨球阀的应用的领域与范围将更加广泛。2、金属硬密封球阀的主要技术难点A、球体及阀屎表血的硬化技术问题；B、球体的恻度及加工制造工艺问题；C、高温工况下因为材料的膨胀而卡死的问题:D、金属驶密封球阀的启闭扭矩问题；E、

2、占

3、体

4、硬颗粒介质的冲刷和磨损的问题；F、川于高温丁况及固体颗粒介质的密封结构设计问题；G、零部件Z间连接的问题。3、金属硬密封耐磨球阀的主要技术难点的解决措施3.1、球体及阀座表面的硬化技术3.1.1曾经被M用的技术:A、表曲的镀便锯；B、表瓯硬化热处理、渗氮处理等；C、堆WStillite硬质合金。目前上述的表面硬化技术己经很少使用。3.1.1.2目前比较常用的技术：A、超音速火焰喷涂技术（HVOF）；B、银基合金热喷涂技术；C、激光熔覆技术。A、超音速火焰喷涂技术（HVOF）超音速火焰喷涂（HVOF）主要是通过极高的速度将

5、耐磨粉末涂层材料喷涂到基体材料表血，喷涂时的气流速度在很大程度上决定了喷涂的质量，喷枪能够产生更高的气流速度,则耐燃粉末涂层就能够获得更高的运动速度，从而耐序粉末涂层与基体材料就能够获得更高的结合力和更高的致密性，因此也就具有更好的耐磨性能和耐腐蚀性能。超音速喷涂的优点是可以喷涂超便的涂层材料，涂层的硬度甚至可以达到HRC74以上,因此涂层具有很好的抗擦伤性能和I耐磨性能。另外，超音速喷涂时，基体材料不需要进行高温加热,因此基体材料不会发生热变形。由于超音速喷涂主要是通过耐磨粉末涂层与基体材料的高速撞击而产生的物理结合，

6、结合强度比鎳基合金的热喷涂要低一些，通常结合力在68〜76MPa左右，因此，对于高压球阀（如CLASS1500〜CLASS2500的球阀）的球体，采用超音速喷涂技术其涂层在使用中有脱落的可能。对于超音速火焰喷涂（HVOF）,涂层的性能主要有以下儿个方面的指标：孔隙率、氧化物含量、显微硬度、结合强度、金相结构、涂层应力状况、涂层加工性能、涂层的均匀性等常用的超音速喷涂材料有：碳化钩钻、碳化钩钻骼、银基合金、碳化锯、陶瓷等。碳化钩钻及碳化钩钻锯的使用温度…般不超过540°C,要适用于更高的温度，通常可以采用碳化锯及陶瓷等喷涂

7、材料。超音速火焰喷涂设备—典型的超音速喷涂系统球体的超音速喷涂考虑到超音速喷涂的结合力以及喷涂的成木，喷涂层的厚度通常控制在0.3mm左右，为了确保涂层的均匀性，球体喷涂前的圆度以及喷涂的均匀性非常重要，一般需要通过研磨以保证球体喷涂前的圆度，采用电脑控制的机械手对喷枪进行控制能够确保涂层的均匀性,而采用人工控制喷枪的方法则很难保证涂层的均匀性。B、鎳基合金热喷涂技术繚基合金热喷涂是忖前在金属硬密封球阀上成功应川的一种密封面硬化方法，镰基合金耐磨、耐腐蚀、耐温等，其综合性能优良，根据我们的实践，银基合金适用于灰水、黑水、

8、煤浆、煤渣等多种工况介质。钦基合金是一种H溶合金，主要成分包括银、骼、硼、硅，其屮鎳是主要成分，也是耐磨材料与基体材料的粘合剂，根据配比成分的不同，可以获得不同的硬度，金属硬密封球阀一般采用HRC55〜64的硬度。通过对基体材料及鎳基合金材料的高温加热，能够使基体与密封面耐磨材料达到冶金结合，因此，繚基合金热喷涂具有结合强度高的特点。与超音速火焰喷涂相比，银基合金热喷涂的另一个优点是涂层的厚度较大，一般为0.5〜l.Ommo对于银基合金的热喷涂，喷涂工艺对于基体与银基合金材料的结合力有很大的影响，球体及線基合金材料加热温

9、度的控制非常重要，温度过低，基体材料与錬基合金材料不能真正实现冶金结合，容易引起涂层材料的脱落。而温度过高，会导致繚基合金材料的熔化流失。对于大口径球体，由于球体各部位的壁厚很不均匀，因此要精确均匀的控制球体的加热温度难度很大，这是鎳基合金热喷涂的主要难点，为此，我们采収了中频感应球体加热的专利技术，取得了很好的效果。球体的屮频感丿应加热和磔基合金热喷涂C、激光熔覆技术采用激光熔覆技术进行球体表面的合金喷焊也具有很好的效果，采用该技术，球体的热影响区很小，喷焊层的硬度比镰基热喷涂更高，但是喷焊•效率较低，而且喷焊示的球体

10、表面光洁度较低，加工量较大。球体及阀专表面耐磨层的驶化技术应该根据使用工况条件、介质唤度、制造厂的工艺条件来进行合理的选择和应用。3・2、球体的圆度及加工制造工艺对于金屈硬密封耐磨球阀，密封性能直接关系到阀门的使用寿命，尤其在高压差T况,如果阀门存在一定的泄漏量，在阀门的泄漏部位很容易被高速流动的介质冲刷，从而发生更