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(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹在火力發(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。硬密封球閥分類：單向密封：只能在規(guī)定的方向即球閥標(biāo)示的密封方向密封。 雙向密封：在兩個(gè)方向上都能密封 結(jié)構(gòu)形式： 球閥的結(jié)構(gòu)形式分為浮動球式和固定球式，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(xiàng)性能指標(biāo)外、還特具備了耐高溫、耐摩擦和雙流項(xiàng)進(jìn)、出口 自密封功能，其中二塊式還備有了出口單向密封、由不銹鋼彈簧來調(diào)節(jié)閥座，使閥門的扭矩更加均衡，閥門在 高頻率、高溫差、高壓差的條件下，開關(guān)性能穩(wěn)定。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥金屬密封球閥，主要采用左右閥體構(gòu)成球閥的外形，其密封結(jié)構(gòu)都是采用兩個(gè)獨(dú)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(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，且閥座周圍的間隙給管道內(nèi)傳輸介質(zhì)提供了磨損、腐蝕和積聚的條件。球閥在作開關(guān)運(yùn)動的過程中。閥座底端的密封材料各位置的壓緊程度會有所變化，亦會造成一些部位因滲進(jìn)介質(zhì)而引起泄漏，嚴(yán)重地影響閥門長時(shí)間正常運(yùn)行，使閥座及其底端的密封結(jié)構(gòu)過早損壞。由于泄漏點(diǎn)較多，閥門的使用壽命普遍較短，通常不能滿足用戶的使用要求，只能頻繁更換球閥維持系統(tǒng)的運(yùn)行。

二 改進(jìn)
2.1 結(jié)構(gòu)
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噴涂金屬粒子。獲得超硬噴涂層，并直接在其上做出一體化閥座密封面。球體亦采用超音速噴涂表面硬化技術(shù)。右閥座不起密封作用，無需進(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(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、耐蝕并能長期保持表面光亮，工藝相對簡單，成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時(shí)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zui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(shí)，粉末粒子速度（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。

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zui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。

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(shí)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(shí)，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。

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(gè)非常復(fù)雜的問題，因此在對硬密封閥門設(shè)計(jì)、材料選擇、硬化工藝和硬度配合，應(yīng)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