金屬硬密封球閥硬化工藝 Q41H金屬硬密封球閥硬化工藝 Q47H金屬硬密封球閥硬化工藝

之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹在火力發(fā)電廠(chǎng)、石油化工系統、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。硬密封球閥分類(lèi)：?jiǎn)蜗蛎芊猓褐荒茉谝幎ǖ姆较蚣辞蜷y標示的密封方向密封。 雙向密封：在兩個(gè)方向上都能密封 結構形式： 球閥的結構形式分為浮動(dòng)球式和固定球式，連接形式為法蘭連接、焊接連接及螺紋連接。
      具有普通球閥的各項性能指標外、還特具備了耐高溫、耐摩擦和雙流項進(jìn)、出口 自密封功能，其中二塊式還備有了出口單向密封、由不銹鋼彈簧來(lái)調節閥座，使閥門(mén)的扭矩更加均衡，閥門(mén)在 高頻率、高溫差、高壓差的條件下，開(kāi)關(guān)性能穩定。
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥金屬密封球閥，主要采用左右閥體構成球閥的外形，其密封結構都是采用兩個(gè)獨立的閥座進(jìn)行密封。由于閥座與閥體之間是采用間隙配合，且閥座底端與閥體之間必須采用密封材料進(jìn)行密封，這樣所有需要密封的部位都有可能出現泄漏的現象，且閥座周?chē)拈g隙給管道內傳輸介質(zhì)提供了磨損、腐蝕和積聚的條件。球閥在作開(kāi)關(guān)運動(dòng)的過(guò)程中。閥座底端的密封材料各位置的壓緊程度會(huì )有所變化，亦會(huì )造成一些部位因滲進(jìn)介質(zhì)而引起泄漏，嚴重地影響閥門(mén)長(cháng)時(shí)間正常運行，使閥座及其底端的密封結構過(guò)早損壞。由于泄漏點(diǎn)較多，閥門(mén)的使用壽命普遍較短，通常不能滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求，只能頻繁更換球閥維持系統的運行。

二 改進(jìn)
2.1 結構
單向金屬密封球閥(圖1)主要零件有左閥體(包含一體化閥座)、右閥體、球體、右閥座、彈性墊和閥桿等，左閥體上與球體接觸部分，堆焊司太立合金或采用超音速?lài)娡拷饘倭Ｗ?。獲得超硬噴涂層，并直接在其上做出一體化閥座密封面。球體亦采用超音速?lài)娡勘砻嬗不夹g(shù)。右閥座不起密封作用，無(wú)需進(jìn)行表面硬化處理。彈性墊可以采用柔性石墨，亦可采用碟形彈簧。

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40HRC以上，球體表面堆焊硬質(zhì)合金工藝復雜，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60～65HRC，厚度0.07～0.10mm，鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕并能長(cháng)期保持表面光亮，工藝相對簡(jiǎn)單，成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時(shí)會(huì )因其內應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，不能在化工強腐蝕等領(lǐng)域使用。

（4）球體表面超音速?lài)娡浚℉VOF）工藝，硬度zui高可達70～75HRC，集合強度高，厚度0.3～0.4mm，超音速?lài)娡渴乔蝮w表面硬化主要工藝手段。在火力發(fā)電廠(chǎng)、石油化工系統、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、強腐蝕的流體介質(zhì)中大部分使用該硬化工藝。

超音速?lài)娡抗に囀茄跞剂先紵a(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(guò)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，可以獲得高結合強度、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(guò)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械結合，結合強度高（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(shí)，粉末粒子速度（1370m/s），無(wú)熱影響區，工件的成分和組織無(wú)變化，涂層硬度高，可進(jìn)行機加工。

噴焊是一種金屬材料表面熱噴涂處理工藝。它是通過(guò)熱源將粉末（金屬粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可）加熱到熔融或達到高塑性狀態(tài)后，依靠氣流將其噴射，沉積到預先處理過(guò)的工件表面上，形成一層與工件表面（基材）結合牢固的涂（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(guò)程，硬質(zhì)合金與基體集合處有熱融區，為*達到噴焊或堆焊硬質(zhì)合金層性能，避免加工后焊接熱融區為金屬接觸面，建議噴焊或堆焊硬質(zhì)合金厚度需要大于3mm以上。

3、硬密封球閥閥球和閥座接觸面的硬度配合

金屬滑動(dòng)接觸面需具有一定的硬度差，否則容易發(fā)生咬死現象。在實(shí)際運用中，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。由于球體加工復雜，加工成本高，為保護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?lài)娡縎lite20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zui廣范的硬度配合，能滿(mǎn)足金屬硬密封球閥常規磨損要求；②閥球表面硬度68HRC，閥座表面58HRC，閥球表面可采用超音速?lài)娡刻蓟u，閥座表面可采用超音速?lài)娡縎lite20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。

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?lài)娡刻蓟u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，但目前國內閥球制作表面硬度大于72HRC的閥球、閥座沒(méi)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(wèn)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構的鋼種，鐵素體和奧氏體組織結構各占約50%，且二相組織是獨立存在的，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，當溫度在400～500℃范圍內，長(cháng)時(shí)間保溫會(huì )產(chǎn)生強烈的脆化，這種現象一般稱(chēng)為475℃脆化；溫度超過(guò)400～500℃時(shí)，雙相不銹鋼性能會(huì )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(guò)程（溫度一般均大于900℃），會(huì )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?lài)娡抗に?，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。

5、結語(yǔ)  

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(mén)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(zhù)新技術(shù)的不斷出現，必定會(huì )有更多的硬化處理工藝，金屬硬密封閥門(mén)的硬化工藝和硬度配合是個(gè)非常復雜的問(wèn)題，因此在對硬密封閥門(mén)設計、材料選擇、硬化工藝和硬度配合，應給予充分的重視。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥