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          淄博瀚聲金屬表面工程有限公司
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          陶瓷涂層在閥門中的應用

           
               閥門是石油化工和其他工業部門廣泛使用的主要基礎部件之一。閥門在經常啟閉過程中,其密封面受到擦傷、介質的腐蝕沖刷、磨料和腐蝕產物磨力的磨損及高溫、熱疲勞等因素的作用,因而密封面的性能對閥門的質量和壽命有重大影響。閥門密封面的過早失效是造成閥門內漏,產生“跑、冒、滴、漏”的主要原因之一,輕則造成停機停產,重則釀成重大事故。因而,提高閥門質量,特別是提高密封性能和使用壽命,是石化工業持久的努力和不懈的追求,在應用各種新技術新工藝中,熱噴涂(焊)技術起著十分重要的作用。
          1.       通用閥門密封面
               從20世紀70年代末期起,我國閥門制造行業經過二十多年堅持不懈的努力,對各種閥門密封面進行等離子噴焊、火焰噴焊的技術攻關取得成功,并在全行業的產品生產中推廣應用,實現產業化大批量生產,對我國閥門生產的升級換代、促進我國石化工業的發展起了重要的作用,F在,等離子噴焊閥門的口徑為Φ15mm~Φ1000mm,噴焊一次成型寬度可達30mm,滿足不同工況要求的鎳基、鈷基、鐵基、銅基合金粉末均已能批量生產?稍25#鑄鋼、鍛鋼,1Cr18Ni9、1Cr18Ni12Mo2Ti、2Cr13等不銹鋼,20Cr、Cr5Mo、12CrMoV、15CrMoV、5CrMnMo等低合金鋼及球墨鑄鐵等基體上,噴焊耐蝕、耐磨、耐熱、抗擦傷、抗咬死等合金焊層。
               特別是閥門密封面的等離子噴焊,具有生產效率高、產品質量好(產品一次合格率穩定在95%以上)、焊層成型平整美觀、熔深淺、母材對合金焊層的沖淡率低、材料沖擊效率高、加工量小、節約合金材料、減輕勞動強度、易于實現機械化自動化操作等優點。表9-5列出了閥門密封面等離子噴焊與手工堆焊的使用壽命對比。
          表9-5       等離子噴焊和手工堆焊閥門密封面的使用壽命對比
          閥門型號
          堆 焊 材 料
          使 用 壽 命
          等離子噴焊
          手 工 焊
          等離子噴焊
          手 工 焊
          高壓閥
          蝶閥
          通用閥門
           
          J13H-160-Dg25
          鎳基合金
          鎳基合金
          鐵基合金
           
          鐵基合金
          1Cr18Ni9
          ——
          2Cr13
           
          2Cr13
          兩年仍完好
          啟閉13萬次
          臺架試驗,啟閉2萬次,泄漏量很小
          一年半仍完成
          28h損壞
          啟閉0.5萬次
          臺架試驗,啟閉100萬次,泄漏量超標
          15天損壞
          2.  球閥
               旋轉90°的球閥,是石化部門用于液態流體管道輸送的主要啟閉裝置,它必須能夠靈活、準確的開通或關閉流體。在現代石化工業應用中,在某些情況下工礦條件十分惡劣,例如在540℃、壓力140MPa用管路輸送含有侵蝕性固體顆粒的強腐蝕性化學料漿時,球閥承受的熱應力、扭矩應力、腐蝕和磨損都很嚴重。而石化工業要求不允許有任何泄漏,因為哪怕是在一次單循環中密封面發生損壞,都可能導致大范圍的人員傷害,造成嚴重的環境污染和巨大的經濟損失。
               傳統的化工用球閥采用硬質氟碳樹脂材料制作閥座,用涂覆或未涂覆的金屬球作閥芯。這種球閥在化工生產過程中可靠性極好。但是,在現代化工生產中,特別是在高溫、高壓、頻繁啟閉和有磨料條件下輸送強腐蝕介質時,碳氟樹脂已不能滿足耐熱、抗劃傷等性能的要求。為此,采用了幾種耐熱耐蝕的鎳基合金閥體,同樣用金屬涂覆的合金球作用閥芯,解決了許多問題。但仍存在球閥使用過程中由于金屬與金屬的粘著剝落作用而導致密封面失效,從而降低球閥使用壽命和出現可靠性問題。
               最新發展采用了一系列新進技術,包括用計算機輔助設計(CAD);采用施壓的密封箍圈以保持球面與閥座在關閉時的密封表面充分接觸;而采用噴涂陶瓷涂層金屬陶瓷涂層的球閥用浮球體,則成功的解決了石油化工行業球閥應用中的許多難題。這種先進的球閥的使用壽命比原用球閥可提高10倍。圖9-22示出新設計的浮子式球閥的結構。
          圖9-22  新型浮子式球閥的結構(浮閥/閥座/施壓箍圈型設計)
          圖9-23     等離子噴涂的球閥球體
                 表9-6列出了超音速火焰噴涂(HVOF)和等離子噴涂(APS)球閥球體的集中常用涂層的性能。
           
                   表9-6   HVOF和APS噴涂球閥球體常用涂層的設計與性能
          涂層材料
          WC/Co
          WC/Ni
          Cr3C2/NiCr
          FeCrNiMo
          Cr2O3
          噴涂工藝
          顯微硬度(HV300)
          表面洛氏硬度(HR15N)
          孔隙率/%
          熱膨脹系數/х10-6K-1
          厚度限制/mm
          拋光表面粗糙度/µm
          (均方根值)
          HVOF
          1050
          87
          <1
          7.2
          0.5
          0.1
          HVOF
          1050
          87
          <1
          7.2
          0.5
          0.1
          HVOF
          700
          83
          <1
          10.1
          0.5
          0.15
          HVOF
          600
          80
          <1
          13.1
          0.5
          0.15
          等離子噴涂
          1200
          ——
          <3
          6.7
          0.38
          0.05
          耐磨性
          耐蝕性
          耐沖擊性
          最高使用溫度/℃
          優異
          中等
          中等
          480
          優異
          良好
          中等
          480
          良好
          優異
          中等
          815
          良好
          優異
          中等
          650
          優異
          優異
          540
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