金属硬密封耐磨球阀的设计、制造与工艺.ppt

3.3、金属硬密封球阀启闭扭矩的问题 对于口径较大压力较高的球阀，一般采用固定球结构设计，对于该结构的球阀，可以通过改进结构设计以减小作用在阀座上的介质推力，从而有效减小球阀的启闭扭矩，但是减少介质作用在阀座上的推力，同时也会降低阀门的密封性能，因此，如何通过优化设计既能保证阀门的密封性能，同时又能降低阀门的启闭扭矩是阀门设计者需要考虑的一个关键问题。 采用上下阀轴直接定位球体的结构设计 采用上下阀轴直接定位球体的结构设计 采用上下阀轴直接定位球体，该结构设计尽管简单，但是由于阀轴既要承受管道中的介质推力，又要承受启闭球阀的扭矩，因此，阀门的启闭扭矩较大。另一方面，由于阀轴与阀体为动配合，有一定的配合间隙，阀门关闭时介质作用在球体上的巨大推力必然会使阀轴产生一定的倾斜，从而导致阀门启闭时扭矩的增大，另一方面，阀轴的倾斜还容易引起阀轴部位的介质泄漏。 采用上下支承轴定位球体的结构设计 金属硬密封耐磨球阀的设计、制造与工艺 1、引言 在某些特殊工况介质场合，如含有大量固体硬颗粒的介质，传统的阀类，如闸阀、截止阀无法适用。对于同时存在高温、高压、含固体颗粒介质的场合，金属硬密封耐磨球阀是目前被普遍认可的一种阀门。 金属硬密封耐磨球阀是近年来技术发展最快的阀类之一。 随着其技术的发展，金属硬密封耐磨球阀的应用的领域与范围将更加广泛。 2、金属硬密封球阀的主要技术难点 A、球体及阀座表面的硬化技术问题； B、球体的圆度及加工制造工艺问题； C、高温工况下因为材料的膨胀而卡死的问题； D、金属硬密封球阀的启闭扭矩问题； E、固体硬颗粒介质的冲刷和磨损的问题； F、用于高温工况及固体颗粒介质的密封结构设计问题； G、零部件之间连接的问题。 3、金属硬密封耐磨球阀的主要技术难点的解决措施 3.1、球体及阀座表面的硬化技术 曾经被应用的技术： A、表面的镀硬铬； B、表面硬化热处理、渗氮处理等； C、堆焊Stillite硬质合金。 目前 上述的表面硬化技术已经很少使用。 3.1、球体及阀座表面的硬化技术 目前比较常用的技术： A、超音速火焰喷涂技术（HVOF）； B、镍基合金热喷涂技术； C、激光熔覆技术。 超音速火焰喷涂技术（HVOF） 超音速火焰喷涂（HVOF）主要是通过极高的速度将耐磨粉末涂层材料喷涂到基体材料表面，喷涂时的气流速度在很大程度上决定了喷涂的质量，喷枪能够产生更高的气流速度，则耐磨粉末涂层就能够获得更高的运动速度，从而耐磨粉末涂层与基体材料就能够获得更高的结合力和更高的致密性，因此也就具有更好的耐磨性能和耐腐蚀性能。 超音速火焰喷涂技术（HVOF） 超音速喷涂的优点是可以喷涂超硬的涂层材料，涂层的硬度甚至可以达到HRC74以上，因此涂层具有很好的抗擦伤性能和耐磨性能。另外，超音速喷涂时，基体材料不需要进行高温加热，因此基体材料不会发生热变形。由于超音速喷涂主要是通过耐磨粉末涂层与基体材料的高速撞击而产生的物理结合，结合强度比镍基合金的热喷涂要低一些，通常结合力在68～76MPa左右，因此，对于高压球阀（如CLASS1500～CLASS2500的球阀）的球体，采用超音速喷涂技术其涂层在使用中有脱落的可能。 超音速火焰喷涂技术（HVOF） 对于超音速火焰喷涂（HVOF），涂层的性能主要有以下几个方面的指标：孔隙率、氧化物含量、显微硬度、结合强度、金相结构、涂层应力状况、涂层加工性能、涂层的均匀性等 超音速火焰喷涂技术（HVOF） 常用的超音速喷涂材料有：碳化钨钴、碳化钨钴铬、镍基合金、碳化铬、陶瓷等。碳化钨钴及碳化钨钴铬的使用温度一般不超过540℃，要适用于更高的温度，通常可以采用碳化铬及陶瓷等喷涂材料。 典型的超音速喷涂设备（HVOF） 典型的超音速喷涂系统 球体的超音速喷涂 超音速火焰喷涂技术（HVOF） 考虑到超音速喷涂的结合力以及喷涂的成本，喷涂层的厚度通常控制在0.3mm左右，为了确保涂层的均匀性，球体喷涂前的圆度以及喷涂的均匀性非常重要，一般需要通过研磨以保证球体喷涂前的圆度，采用电脑控制的机械手对喷枪进行控制能够确保涂层的均匀性，而采用人工控制喷枪的方法则很难保证涂层的均匀性。 镍基合金热喷涂技术 镍基合金热喷涂是目前在金属硬密封球阀上成功应用的一种密封面硬化方法，镍基合金耐磨、耐腐蚀、耐温等，其综合性能优良，根据我们的实践，镍基合金适用于灰水、黑水、煤浆、煤渣等多种工况介质。 镍基合金热喷涂技术 镍基合金是一种自溶合金，主要成分包括镍、铬、硼、硅，其中镍是主要成分，也是耐磨材料与基体材料的粘合剂，根据配比成分的不同，可以获得不同的硬度，金属硬密封球阀一般采用HRC55～64的硬度。通过对基体材料及镍基合金材料的高温加热，能够使基体与密封面耐磨材料达到冶金结合，因此，镍基合金热喷涂具有结合强度高的特点。