氧化锆陶瓷球阀材料改进方案

【资料简介】

氧化锆陶瓷球阀材料改进方案性能氧化锆陶瓷球阀除具有金属球阀的绝大多数优点外，更具有*的耐腐蚀、耐高温、耐磨损及耐冲蚀等显著特点。耐磨、耐腐管道上安装使用的阀门是金属密封面阀门，这种阀门的使用已有上百年的历史；其间虽然也经过结构及材料的改进，但金属材料因自身条件的限制，越来越不能适应高磨损、强腐蚀等恶劣工况的需要，主要表现为磨损、泄漏严重、使用寿命短，大大影响了系统运行的稳定性。
现有的球阀通常包括阀体、阀座、阀盖、球体和阀杆。其中，球体在阀体中的定位是通过在球体上、下两端加工两段球轴，同时分别在阀体和阀盖的对应部位加工球轴孔，球轴和球轴孔间通过轴承进行配合，从而实现对球体的定位。然而，现有球阀构无法满足阀门润湿件的耐腐蚀要求，不能方便快捷的完成阀体、阀盖的堆焊和机加工，阀座装配复杂。陶瓷环内寄生实际效果就会慢慢减少，因此按时拆换的。提到陶瓷原材料，每个人通常非常容易将其与 联络起來，可事实上因为三氧化二铝陶瓷加上了*的原材料，因而在工艺性能层面，与传统式陶瓷对比要优异的多。

达标的三氧化二铝陶瓷工艺品强度水准很高，在挤压成型、撞击状况下不容易产生损害。氧化锆陶瓷具备高韧性、高耐磨、密度高的、高韧性及耐磨性能和耐蚀性，在碾磨物质行业获得了普遍的运用。氧化锆陶瓷材料应用于工业阀门是一项大胆和有益的创新。氧化锆陶瓷陶瓷材料变形量很小，比金属具有高得多的结合强度，一般情况下组成氧化锆陶瓷陶瓷材料的晶体离子半径小，而且离子电价高，配位数大，这些性质决定了氧化锆陶瓷陶瓷材料的抗拉强度、抗压强度、弹性模量、硬度等都非常高。然而氧化锆陶瓷陶瓷本身的“脆”及难加工限制了它的应用范围，近十几年来，由于马氏体相变增韧技术、复合材科技术及纳米陶瓷概念的发展及进步，已使氧化锆陶瓷陶瓷的“脆性”得到了大大改进，其韧性和电动球阀极大的提高，氧化锆陶瓷球阀应用范围不断扩大。

氧化锆陶瓷球阀产品性能特点： 
       A 所有与介质接触的部分均为结构陶瓷材料,其化学稳定性及硬度*(洛氏硬度HRC90),仅次于金刚石。因此,本阀具有*的电动蝶阀磨损、耐腐蚀、耐冲蚀性能，且隔热性好、热膨胀小。 　　 
       B 球体采用研磨设备及工艺制造,球圆度精度高,表面质量好,与闸阀研后,利用Zr02陶瓷的自滑润性,可取得很好的密封性能。
       C *改变了金属硬密封球阀易泄露、扭矩大、密封面不耐腐蚀的缺点。 
       D 陶瓷良好的耐磨性,让本阀经调节阀,可靠性*.使用寿命长,是钛合金阀和蒙乃尔阀的2-4倍。 
       E 用于高硬度的颗粒介质，或有软颗粒但又有腐蚀的介止回阀，本阀门具有*的优势，也是目前合适此类介质的阀门。

 氧化锆陶瓷球阀材料改进方案特点:
•   全衬硬密封面接触陶瓷球阀所有与介质接触均为结构陶瓷材料, 其化学稳定性加上*的硬度的特性。因此，陶瓷具有高抗压强度，高耐磨损性，优良的抗氧化和耐腐蚀性能，耐高温，隔热性能良好。
•   球体采用研磨设备及工艺制造,球圆度精度高,表面质量好,与阀座对研后,利用陶瓷的自滑润性,使整阀扭矩轻、阻力小、密封性达到零泄漏。
•   阀座采用工艺技术较复杂的热镶嵌技术，球体采用研磨设备及工艺制造,球圆度精度高,表面质量好,与阀座对研后,利用陶瓷的自滑润性,使整阀扭矩轻、阻力小、密封性达到零泄漏。对工程陶瓷阀座进行三次时效处理，让工程陶瓷进行充分的时效稳定。
•   对于管道流体内含有较大颗粒的陶瓷阀门采用了保护唇技术，可防止大直径固体颗粒损坏工程陶瓷内球体采用研磨设备及工艺制造,球圆度精度高,表面质量好,与阀座对研后,利用陶瓷的自滑润性,使整阀扭矩轻、阻力小、密封性达到零泄漏。

氧化锆陶瓷球阀具有成本低，运行经济性高和寿命长（是钛阀的2～4倍）的优点。其驱动方式有手动、气动、气动一弹簧复位、电动等。并可按用户的要求设计各类特殊陶瓷阀门。抗冲蚀、耐磨损: 阀球、阀座及内衬均采用氧化锆结构陶瓷材料，洛氏硬度高达HRA87以上，因而能承受高速流体及硬颗粒介质的冲蚀。具有优异的耐磨损性。抗腐能力强:经中科院金属腐蚀与防护研究所检验，除玻璃溶液及，氧化锆陶瓷材料具有优异的耐蚀性。使用寿命长:通过机械部静压寿命试验，开关一万次仍不泄露。应用范围广:适用于各种酸、碱、盐类液体、气体介质环境，硬密封阀尤其适用于带颗粒、纤维状介质环境。氧化锆阀座: 阀球的结构简单，其性能主要取决于氧化锆材料本身，而对于阀座这类环状零件，要充分利用氧化锆陶瓷耐磨、耐冲刷和耐腐蚀的优点，同时又要避免其金属韧性相对较差的弱点，在结构设计上采取了三方面的措施：

一是根据陶瓷材料抗压强度高和抗拉韧性差的特点，在阀座外圆过盈配置特殊金属圈，金属圈的热膨胀系数应与氧化锆陶瓷接近，以使陶瓷外圆始终处于受压状态，阀球在频繁冲击阀座产生的向外拉的分力可正负抵消，防止阀座因受拉应力而破裂；

二是根据抽油泵原金属阀座（特别是部分固定阀座）壁厚偏薄的情况，在不影响泵的质量前提下，加大阀座壁厚，套生产的83mm泵固定阀座，其标准尺寸壁厚原为11mm，改进后增加到15mm，大大增强了阀座的可靠性；

三是尽可能提高陶瓷的韧性，这也是氧化锆陶瓷材料能否成功应用于抽油泵阀球、阀座的关键。一般陶瓷材料的实际断裂强度比理论值低得多，其原因何在呢？

提出的脆性断裂理论，即脆性材料的缺口强度理论认为，材料内部存在原始裂纹，裂纹的存在引起应力集中，处的应力比平均应力高得多，当裂纹处的应力达到理论强度值时，裂纹就迅速扩展而断裂。根据这种理论可知，制备致密无孔隙的材料，细化晶粒从而减小裂纹尺寸是提高陶瓷韧性的有效途径之一。为此,我司对产品制定了严格的生产流程标准,保障了产品出厂时,阀球表面和阀座密封面不允许有任何裂纹和气孔存在。通过采取以上三种措施，避免了阀球和阀座在使用过程中出现质量故障，不仅增加了抽油泵的可靠性，而且延长了使用寿命。