高压锻钢球阀阀球和阀座的硬化方式
高压锻钢球阀球体表面常用的硬化工艺主要有以下几种:
(1)高压锻钢球阀球体表面堆焊(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
高压锻钢球阀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降低,其工作温度不能高于427℃。另外镀铬层结合力低,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zui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,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。
高压锻钢球阀通过热源将粉末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。
在实际运用中,一般阀球和阀座的硬度差在5~10HRC,该硬度差使高压锻钢球阀能具有较好使用寿命。由于高压锻钢球阀加工复杂,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。硬度配合是高压锻钢球阀使用zui广范的硬度配合,能满足
高压锻钢球阀常规磨损要求;高压锻钢球阀表面可采用超音速喷涂碳化钨,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寿命。
在国外有使用高压锻钢球阀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。
高压锻钢球阀和阀座材料一般都选择不锈钢或耐腐蚀材料,否则硬质合金与阀座(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
高压锻钢球阀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。