金屬硬密封球閥閥座的硬化工藝

1 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹金屬硬密封球閥閥座的硬化工藝金屬硬密封球閥概述
      在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體、帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體等介質(zhì)中，球閥需要選用金屬硬密封球閥，所以選用合適的金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化工藝十分重要。
2 金屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化方式
     目前金屬硬密封球閥球體表面常用的硬化工藝主要有以下幾種：
     （1）球體表面堆焊（或噴焊）硬質(zhì)合金，硬度可達(dá)40HRC以上，球體表面堆焊硬質(zhì)合金工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，且大面積堆焊易使零件產(chǎn)生變形，目前對球體表面硬化的工藝使用較少。
     （2）球體表面鍍硬鉻，硬度可達(dá)60～65HRC，厚度0.07～0.10mm，鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能保持表面光亮，工藝相對簡單，成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時會因其內(nèi)應(yīng)力的釋放而迅速降低，其工作溫度不能高于427℃。另外鍍鉻層結(jié)合力低，鍍層易發(fā)生脫落。
     （3）球體表面采用等離子氮化，表面硬度可達(dá)60～65HRC，氮化層厚度0.20～0.40mm，等離子氮化處理硬化工藝由于耐腐蝕性較差，不能在化工強(qiáng)腐蝕等領(lǐng)域使用。
     （4）球體表面超音速噴涂（HVOF）工藝，硬度高可達(dá)70～75HRC，集合強(qiáng)度高，厚度0.3～0.4mm，超音速噴涂是球體表面硬化主要工藝手段。在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高粘性流體；帶粉塵及固體顆粒狀的混合流體、強(qiáng)腐蝕的流體介質(zhì)中大部分使用該硬化工藝。
     超音速噴涂工藝是氧燃料燃燒產(chǎn)生高速氣流加速粉末粒子撞擊工件表面，形成致密表面涂層的一種工藝方法。在撞擊過程中，由于粒子的速度較快（500～750m/s）且粒子溫度較低（-3000℃），因此撞擊工件表面后，可以獲得高結(jié)合強(qiáng)度、低空隙率、低氧化物含量的涂層。HVOF的特點(diǎn)是合金粉末粒子速度超過音速，甚至是音速的2～3倍，氣流速度是音速的4倍。
     HVOF是一種新的加工工藝，噴涂厚度0.3～0.4mm，涂層與工件之間是機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高（77MPa），涂層孔隙率低（＜1%）。該工藝對工件加熱溫度低（＜93℃），工件不變形，可進(jìn)行冷噴涂。噴涂時，粉末粒子速度高（1370m/s），無熱影響區(qū)，工件的成分和組織無變化，涂層硬度高，可進(jìn)行機(jī)加工。
     噴焊是一種金屬材料表面熱噴涂處理工藝。它是通過熱源將粉末（金屬粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可）加熱到熔融或達(dá)到高塑性狀態(tài)后，依靠氣流將其噴射，沉積到預(yù)先處理過的工件表面上，形成一層與工件表面（基材）結(jié)合牢固的涂（焊）層。
     噴焊和堆焊硬化工藝中硬質(zhì)合金與基體均具有熔融過程，硬質(zhì)合金與基體集合處有熱融區(qū)，為*達(dá)到噴焊或堆焊硬質(zhì)合金層性能，避免加工后焊接熱融區(qū)為金屬接觸面，建議噴焊或堆焊硬質(zhì)合金厚度需要大于3mm以上。金屬密封球閥使用壽命長的球體·閥座
閥座密封面為司太立合金，球體密封面為鍍硬鉻、真空鍍膜---鎢鈦合金和司太立三種形式；對各級使用溫度和高摩擦性粉塵，漿體，固體類異物混入的管線輸送，具有相當(dāng)高的耐摩擦性和長久的使用壽命。
金屬硬密封球閥閥座的硬化工藝高精密度球體·高密封性閥座
相比軟密封球閥，金屬閥座，密封性差是其弱點(diǎn)，但是近年我司球閥研制的金屬密封球閥具有非常高的密封性?？繌椈深A(yù)壓閥座，保證低壓時密封性，高壓密封由閥座活塞效應(yīng)保證，其中關(guān)鍵的是我司球閥的球體加工工藝，確保球體的高精密度（圓度）。的閥座結(jié)構(gòu)，高精密度的球體是構(gòu)成嚴(yán)密密封的主要因素，同時也及大的降低了操作扭矩。
金屬硬密封球閥閥座的硬化工藝金屬密封球閥應(yīng)用范圍廣泛的金屬閥座

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥一般的軟閥座,半開狀態(tài)容易損傷閥座、有的流體不可使用、溫度范圍狹窄、用途受限。KITM金屬密封球閥高硬度金屬閥座、適用于高溫流體、高摩擦性粉塵、漿體、含撞擊物介質(zhì)、固形異物混入等，幾乎所有流體均可使用。

采用鋼制實(shí)心球且經(jīng)過高精度研磨，用于高溫、高壓差、耐二相流沖蝕的切斷和調(diào)解流體，該球閥球體和球座具有超高硬度， 耐高溫耐高壓并有很長的使用壽命。
金屬密封球閥兼?zhèn)淝蜷y的所有特性:比較閘閥、截止閥而言，具有更多特點(diǎn)的金屬閥座球閥，兼?zhèn)淝蜷y的所有特征，流阻小，操作閥桿轉(zhuǎn)動90°即可實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉，手動、自動的轉(zhuǎn)換容易，便于自動化控制。

金屬密封球閥是安全防火防靜電的閥門:金屬閥座，耐500℃極限高溫，具有天然的防火防靜電功能。經(jīng)濟(jì)性的材質(zhì)組合:金屬密封球閥，根據(jù)不同的使用工況，選用不同的密封副，可實(shí)現(xiàn)的合理選擇。

     3 硬密封球閥閥球和閥座接觸面的硬度配合
     金屬滑動接觸面需具有一定的硬度差，否則容易發(fā)生咬死現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)用中，一般閥球和閥座的硬度差在5～10HRC，該硬度差使球閥能具有較好使用壽命。由于球體加工復(fù)雜，加工成本高，為保護(hù)球體不易受到損壞和磨損，一般選擇球體的硬度高于閥座表面的硬度。
     閥球和閥座接觸表面硬度配合使用比較廣泛的有兩種硬度配合：①閥球表面硬度55HRC，閥座表面45HRC，閥球表面可采用超音速噴涂Slite20合金，閥座表面可采用堆焊Slite12合金，該硬度配合是金屬密封球閥使用廣范的硬度配合，能滿足金屬硬密封球閥常規(guī)磨損要求；②閥球表面硬度68HRC，閥座表面58HRC，閥球表面可采用超音速噴涂碳化鎢，閥座表面可采用超音速噴涂Slite20合金，該硬度配合廣泛使用與煤化工領(lǐng)域，具有較高的耐磨性和使用壽命。金屬硬密封球閥系列產(chǎn)品的球體和閥座采用金屬對金屬密封，閥座采用板彈簧加載的密封結(jié)構(gòu)，突破了軟密封球閥使用溫度較低和不適用帶顆粒型介質(zhì)的限制。硬密封球閥使用于高溫高壓的水、蒸汽、油品、粘稠性和顆粒型介質(zhì)的裝置和管路中。

【產(chǎn)品特點(diǎn)】
 1、閥座采用板彈簧加載的密封結(jié)構(gòu)，能使用較高溫度和帶有顆粒性的介質(zhì)；
 2、采用下裝式閥桿、設(shè)有倒密封結(jié)構(gòu)，能確保填料處的可靠密封；
 3、球可設(shè)計成防靜電結(jié)構(gòu)，在球體與閥桿、閥桿與閥體之間設(shè)置導(dǎo)電彈簧，避免靜電打火點(diǎn)燃易燃物質(zhì)，確保系統(tǒng)安全；
 4、球體和密封面采用氮化、堆焊、噴涂等方式進(jìn)行處理后，可適用不同的工藝要求；
 5、球閥閥座處可設(shè)置輔助密封結(jié)構(gòu)，在閥座和閥桿部位加裝注脂閥，緊急情況下可暫時密封，并可根據(jù)需要加長閥桿以適宜埋地鋪設(shè)得場所；
 6、可加裝氣動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制。

【執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)】
  設(shè)計規(guī)范：API 6D  API 608  BS 5351  GB/T12237
  結(jié)構(gòu)長度：ASME B16.10  GB/T 12221
  法蘭連接：ASME B16.5  GB/T 9113
  試驗(yàn)與檢驗(yàn)：GB/T 13927  API 598  API 6D
     在國外有使用閥球和閥座表面硬度相同的配合，閥球和閥座表面均采用超音速噴涂碳化鎢工藝，表面硬度均大于72HRC，即使在超高硬度情況下，閥球和閥座接觸表面也不易發(fā)生咬死，但目前國內(nèi)閥球制作表面硬度大于72HRC的閥球、閥座沒有成熟的研磨工藝，很難保證閥球和閥座的配合，使用較少。

     4 硬密封球閥閥球和閥座硬化注意問題
     金屬硬密封球閥閥球和閥座材料一般都選擇不銹鋼或耐腐蝕材料，否則硬質(zhì)合金與閥座（或閥球）結(jié)合層容易被介質(zhì)腐蝕，發(fā)生硬質(zhì)合金層脫落，影響球閥壽命。
另外針對不同的閥座（或閥球）材料應(yīng)選擇合適的硬化工藝，在煤化工領(lǐng)域中雙相不銹鋼材料被廣泛使用，雙相不銹鋼材料具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。
雙相不銹鋼材料是一種既具有鐵素體又具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)的鋼種，鐵素體和奧氏體組織結(jié)構(gòu)各占約50%，且二相組織是獨(dú)立存在的，其性能特點(diǎn)是兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性。在鐵素體不銹鋼特性中，當(dāng)溫度在400～500℃范圍內(nèi)，長時間保溫會產(chǎn)生強(qiáng)烈的脆化，這種現(xiàn)象一般稱為475℃脆化；溫度超過400～500℃時，雙相不銹鋼性能會被破壞。
     雙相不銹鋼材料若采用噴焊或堆焊硬質(zhì)合金工藝方法，該工藝硬質(zhì)合金和基體發(fā)生融溶過程（溫度一般均大于900℃），會破壞雙相不銹鋼材料的金相組織，故雙相不銹鋼材料不適合用噴焊（或堆焊）硬質(zhì)合金的硬化工藝。雙相不銹鋼材料表面硬化工藝適合使用超音速噴涂工藝，硬化工藝必須保證不能對雙相不銹鋼材料基體金相組織產(chǎn)生破壞。

依照上圖，我們可以了解到：
1.閥門采用固定球閥，新穎浮動閥座結(jié)構(gòu)形式，密封可靠。 
2.特種材質(zhì)密封，耐高溫，耐磨損，壽命長。
3.上閥軸沒有防脫機(jī)構(gòu)，可以在有介質(zhì)壓力的情況下調(diào)整填料。 
4.閥座的優(yōu)良結(jié)構(gòu)，在閥座支撐面內(nèi)側(cè)加工一道特制耐磨封圈，當(dāng)封圈嚴(yán)重時磨損時， 密封福與球體間形成暫時的金屬對金屬密封圈，閥門填料墊片均采用耐高溫石墨填料。保證閥門在高溫發(fā)生時無泄漏。

     5 結(jié)語
     金屬硬密封球閥的閥球和閥座采用合理的硬化工藝，可提高直接決定金屬硬密封閥門的使用壽命和使用性能，合理的硬化工藝能降低制造成本。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，必定會有更多的硬化處理工藝，金屬硬密封閥門的硬化工藝和硬度配合是個非常復(fù)雜的問題，因此在對硬密封閥門設(shè)計、材料選擇、硬化工藝和硬度配合，應(yīng)給予充分的重視。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)