Огляд процесу зміцнення металевого герметичного кульового клапана

1 Огляд

У середовищі високов’язкої рідини, змішаної рідини з пилом і твердими частинками та сильно корозійної рідини в області теплових електростанцій, нафтохімічної системи та вугільної хімічної промисловості, кульовий кран повинен вибрати металевий кульовий кран з жорстким ущільненням, тому він Дуже важливо вибрати відповідний процес зміцнення металевого кульового клапана з жорстким ущільненням і сідла клапана.

2 метод зміцнення металевого жорсткого ущільнення кульового клапана і сідла клапана

В даний час процеси зміцнення, які зазвичай використовуються для поверхні металевих кульових кранів з жорстким ущільненням, в основному включають наступне:

(1) Наплавлення (або зварювання розпиленням) цементованого карбіду на поверхні сфери має твердість більше 40HRC. Процес наплавлення цементованого карбіду на поверхні сфери є складним, ефективність виробництва низька, а наплавлення великої площі легко деформує деталі. В даний час процес поверхневого зміцнення кулі використовується рідко.

(2) Поверхня кулі покрита твердим хромом з твердістю 60 ~ 65hrc і товщиною 0.07 ~ 0,10 мм. Шар хромування має високу твердість, зносостійкість, корозійну стійкість і може зберігати поверхню яскравою протягом тривалого часу. Процес відносно простий і невисока вартість. Однак твердість твердого хромового покриття буде швидко зменшуватися через звільнення внутрішнього напруження при підвищенні температури, а його робоча температура не може бути вище 427 градусів. Крім того, сила зчеплення шару хромування низька, і покриття легко відпадає.

(3) Плазмове азотування прийнято на поверхні сфери з поверхневою твердістю 60 ~ 65hrc і товщиною шару азотування 0,20 ~ 0,40 мм. Через погану корозійну стійкість процес зміцнення плазмовим азотуванням не може бути використаний в областях сильної хімічної корозії.

(4) Процес високошвидкісного розпилення (HVOF) на поверхні сфери має найвищу твердість 70 ~ 75hrc, високу міцність заповнювача та товщину 0,3 ~ 0,4 мм. Надзвукове напилення є основним технологічним засобом для поверхневого зміцнення кулі. Високов'язка рідина в теплоелектростанціях, нафтохімічній системі та вугільної хімічної промисловості; Процес зміцнення в основному використовується в змішаних рідинах з пилом і твердими частинками і сильно корозійних рідинних середовищах.

Процес надзвукового розпилення — це технологічний метод, при якому спалювання кисневого палива створює високошвидкісний потік повітря, щоб прискорити частинки порошку для впливу на поверхню заготовки та утворення щільного поверхневого покриття. У процесі удару, оскільки швидкість частинок висока (500 ~ 750 м / с), а температура частинок низька (- 3000 градус), можна отримати покриття з високою міцністю зчеплення, низькою пористістю та низьким вмістом оксиду. після впливу на поверхню заготовки. Швидкість частинок у 4 рази перевищує швидкість звуку, навіть більше, ніж швидкість звуку частинок.

HVOF – це нова технологія обробки з товщиною напилення {{0}}.3 ~ 0,4 мм, механічним зчепленням між покриттям і заготовкою, високою міцністю зчеплення (77 МПа) і низькою пористістю покриття (< 1%).="" the="" heating="" temperature="" of="" the="" workpiece="" is="" low="">< 93="" ℃),="" the="" workpiece="" is="" not="" deformed,="" and="" cold="" spraying="" can="" be="" carried="" out.="" when="" spraying,="" the="" powder="" particle="" velocity="" is="" high="" (1370m="" s),="" there="" is="" no="" heat="" affected="" zone,="" the="" composition="" and="" structure="" of="" the="" workpiece="" have="" no="" change,="" and="" the="" coating="" hardness="" is="" high,="" so="" it="" can="" be="">

Зварювання розпиленням є різновидом процесу термічного напилення на поверхню металевих матеріалів. Після того, як порошок (металевий порошок, порошок сплаву та керамічний порошок) нагрівається до розплавлення або досягнення високого пластичного стану через джерело тепла, він розпилюється потоком повітря та наноситься на попередньо оброблену поверхню заготовки для утворення шару покриття (зварювання). міцно поєднується з поверхнею заготовки (підкладкою).

У процесі зварювання розпиленням і зміцнення наплавлення, цементований карбід і матриця мають процес плавлення, і є зона гарячого розплаву в місці збору цементованого карбіду і матриці. Щоб повністю досягти ефективності зварювання розпиленням або наплавлення шару цементованого карбіду та уникнути зони зварювання як контактної поверхні металу після обробки, рекомендується, щоб товщина зварювання розпиленням або наплавлення цементованого карбіду була більше 3 мм.

3 Узгодження твердості контактної поверхні між кульовим клапаном з жорстким ущільненням і сідлом клапана

Металева ковзаюча контактна поверхня повинна мати певну різницю твердості, інакше її легко розкусити. У практичному застосуванні різниця в твердості між кулькою клапана і сідлом клапана зазвичай становить 5 ~ 10 hrc, що дозволяє кульовому крану мати кращий термін служби. Через складну обробку та високу вартість обробки кульки, щоб захистити кульку від пошкоджень та зношування, твердість кульки, як правило, вища, ніж у поверхні сідла клапана.

Існує два види відповідності твердості, які широко використовуються для узгодження твердості контактної поверхні між кулькою клапана та сідлом клапана: ① твердість поверхні кульки клапана становить 55HRC, а поверхня сідла клапана — 45hrc. Поверхня кульки клапана може бути напилена сплавом Stellite 20 на надзвуковій швидкості, а поверхня сідла клапана може бути покрита сплавом Stellite 12. Це узгодження твердості є найбільш широко використовуваним узгодженням твердості для металевих кульових кранів із ущільненням, які можуть задовольнити звичайні вимоги до зносу металевих кульових кранів із жорстким ущільненням; ② Твердість поверхні кульки клапана становить 68 hrc, поверхня сідла клапана становить 58 hrc, поверхня кульки клапана може бути напилена карбідом вольфраму на надзвуковій швидкості, а поверхня сідла клапана може бути розпилена сплавом stellite20 при надзвукова швидкість. Ця твердість широко використовується в галузі вугільної хімічної промисловості, має високу зносостійкість і термін служби.

У зарубіжних країнах використовується відповідність з однаковою твердістю поверхні кульки клапана і сідла клапана. Твердість поверхні кульки клапана та сідла клапана перевищує 72hrc за допомогою процесу надзвукового розпилення карбіду вольфраму. Навіть за умови надвисокої твердості контактну поверхню кульки клапана і сідла клапана нелегко розкусити. Однак наразі в Китаї не існує зрілого процесу шліфування кульки клапана і сідла клапана з поверхневою твердістю більше 72hrc, тому важко забезпечити відповідність між кулькою клапана і сідлом клапана, тому він рідко використовується.

4 запобіжні заходи для зміцнення кульового кульового клапана з жорстким ущільненням і сідла клапана

Куля і сідло клапана металевого кульового крана з жорстким ущільненням зазвичай виготовляються з нержавіючої сталі або корозійно-стійких матеріалів. В іншому випадку сполучний шар між цементованим карбідом і сідлом клапана (або кулькою клапана) легко піддається корозії середовищем, і шар цементованого карбіду відпадає, впливаючи на термін служби кульового клапана.

Крім того, слід вибрати відповідний процес зміцнення для різних матеріалів сідла клапана (або кульки клапана). Матеріали з дуплексної нержавіючої сталі широко використовуються в галузі вугільної хімічної промисловості. Матеріали з дуплексної нержавіючої сталі мають хорошу стійкість до корозійної втоми та корозійної стійкості.

Дуплексна нержавіюча сталь - це різновид сталі з феритною і аустенітною структурою. На структуру фериту і аустеніту припадає близько 50 відсотків відповідно, а двофазна структура існує незалежно. Його продуктивність характеризується характеристиками як аустенітної нержавіючої сталі, так і феритної нержавіючої сталі. У характеристиках феритної нержавіючої сталі, коли температура знаходиться в діапазоні 400 ~ 500 градусів, після тривалої ізоляції відбудеться сильне крихкість. Це явище зазвичай називають крихкістю 475 градусів; Коли температура перевищує 400 ~ 500 градусів, властивості дуплексної нержавіючої сталі будуть знищені.

Якщо для двофазної нержавіючої сталі прийнято зварювання розпиленням або наплавлення з цементованого карбіду, процес плавлення цементованого карбіду та матриці (температура, як правило, перевищує 900 градусів) пошкодить металографічну структуру двофазної нержавіючої сталі, тому двофазний матеріал з нержавіючої сталі не підходить для зварювання розпиленням (або зварювання в купі) твердіння з цементованого карбіду. Процес поверхневого зміцнення дуплексної нержавіючої сталі підходить для процесу надзвукового розпилення. Процес зміцнення повинен гарантувати, що він не може пошкодити металографічну структуру матриці з дуплексної нержавіючої сталі.