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超音速喷涂技术在硬密封球阀中的应用
- 2019-10-08-

  1概述

  金属硬密封球阀已广泛用于石油,化工,冶金和城市建筑。 通过使用不同的材料,金属硬密封球阀可应用于各种介质,例如水,蒸汽,油,硝酸,乙酸和尿素。 通过结构优化设计,金属硬密封球阀可实现无摩擦和低扭矩的打开和关闭。 在使用中,金属硬密封球阀的主要失效模式是腐蚀磨损。 尽管可以通过表面热处理或硬质合金表面硬化来提高金属硬密封球阀的使用寿命和耐刮擦性,但仍不能满足特殊介质的要求,例如钢灰,煤粉,硅粉和氧化铝粉。  。 如果将超音速火焰喷涂技术应用于球体,则可在球体表面形成碳化硅金属陶瓷涂层,并且该涂层可与基底粘合,最高70 MPa,孔隙率小于2%,并且具有 均匀密集的结构,相对完整。 硬相WC的硬度,硬度> 1000HV,良好的耐磨性和耐腐蚀性,良好的机械性能,可以显着提高球阀的性能。

  2.工作原理

  图1HVO/ AF超音速喷涂装置

  超音速喷涂装置以煤油为燃料,氧气和压缩空气为助燃剂,控制装置以一定的压力和流量将煤油和助燃剂输送到喷枪,并被雾化并混合成汽油。 液体通过高性能雾化喷嘴。 雾被喷入喷枪的燃烧室后,液雾被火花塞点燃并燃烧,形成高温高压气体,拉伐尔喷枪将其加速至超音速。 粉末进料系统将喷雾粉末从拉瓦尔喷嘴的低压区传送到超音速射流,该射流通过射流加热而加速,然后从喷枪中喷出,然后以高速度喷到工件表面上。 形成涂层。 由于多功能超声波喷涂技术可以同时使用氧气和压缩空气氧化剂,并具有HVOF和HVAF功能,因此可以在宽范围内连续调节火焰的速度和温度。

  3.喷涂过程

  在喷涂之前,必须对工件进行表面清洁处理和喷砂粗化处理。 一般的喷涂材料是WC-12Co,WC和Co的质量百分比Wt分别为88%和12%,它们是通过烧结和粉碎方法制造的。 碳化钨在常温下具有很高的硬度,尤其是热硬度,其硬度降低到1000°C(图2)。

  温度-硬度曲线

  通过比较WC-12Co涂层和基体样品在30∀和90时的腐蚀试验,它是30℃时基体的4.5倍,90℃时基体的5.2倍。 由于其强大的粘结强度和高硬度,该涂层具有完整的耐磨微观结构,因此具有很高的耐蚀性和耐磨性。 测试表明,WC-12Co涂层的侵蚀具有部分塑性侵蚀的特征。 粘结相Co由于自身的塑性变形而可以吸收一些塑性腐蚀颗粒的能量,而硬相WC具有抵抗腐蚀颗粒的功能,两者相辅相成,因此涂层具有良好的腐蚀和耐磨性 。  。

  4.申请

云南11选5走势图  在石油,化学和焦化装置中,由于管道的高温,介质很容易在阀腔和密封件表面上粘附或焦化。通过硬密封的球阀(图3),球的表面经常被焦化,密封不紧密甚至不被卡住。 为此,将阀座密封表面结构更改为具有锋利边缘的叶片形状(图4),这可以在阀门打开和关闭过程中刮掉球表面上的粘附或焦炭层。 从而确保密封对的可靠密封。  。

  刮板式高温金属硬密封球阀

  在试生产过程中,钢球由F304锻件制成,表面经过渗氮处理以提高硬度。 阀座由F304制成,表面由碳化钛制成。 发现在常温和中等清洁的情况下,可以确保可靠的密封。 当介质的温度升至400℃以上时,由于司太立合金的热固性不高,球表面被氮化,耐磨性变差。 在刮擦焦炭时,很容易损坏阀座的密封面和球的表面,因此很难满足工作条件。 经过分析,采用超音速喷涂技术在球体表面喷涂WC-12Co,形成厚度约0.3 mm的耐腐蚀涂层,硬度为60-62HRC。 阀座密封表面的底部仍被加工成刀片状,并且表面上也涂有0.3毫米厚的涂层。 通过改变喷涂工艺,涂层的硬度为55〜58HRC,这使得阀座密封面和球体表面的硬度形成一定的硬度差。 喷涂结束后,用金刚石研磨工具研磨球体,直到表面粗糙度Ra为0.8μm,并手动将阀座的密封面与球体匹配。 该研究材料由通过油酸制备的天然金刚石粉末(粒度为1200目)制成,密封面表面的表面粗糙度调整为Ra 0.2μm,并进行组装测试,并且 在常温下密封是可靠的。 使用专用加热设备,将阀门加热到设计上限温度540°c,然后保持8小时。 经运行测试,阀门开合灵活,密封测试正常。 经过反复试验,球形表面没有明显变化。 由于超音速喷涂的WC-12Co涂层具有良好的耐热性和耐蚀性,因此即使在使用过程中温度升高到设计上限的540°C以上,也可以保持良好的耐蚀性和耐刮擦性。 损伤性能以及叶片的表面硬度在球形表面之间的硬度差约为5 HRC。 阀座边缘将焦炭刮擦在球的表面上时,不会损坏球的表面和阀座的密封面,可以确保密封性能和使用寿命。

  5结论

  硬密封球阀采用超音速喷涂技术,大大提高了阀门的适用范围和使用寿命。 如果使用其他材料,如司太立粉末,则可以生产金属涂层以满足不同的工作条件。 根据用户反馈,采用超音速喷涂技术喷涂的硬密封球阀在水,蒸汽和油中的使用寿命约为20倍。 对于含硫煤,硅粉管道等,平均寿命也可以提高5倍以上。


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