高壓鍛鋼球閥閥球和閥座的硬化方式
高壓鍛鋼球閥球體表面常用的硬化工藝主要有以下幾種:
(1)高壓鍛鋼球閥球體表面堆焊(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(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
高壓鍛鋼球閥硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時會因其內(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)球體表面超音速噴涂(HVOF)工藝,硬度zui高可達70~75HRC,集合強度高,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,因此撞擊工件表面后,可以獲得高結(jié)合強度、低空隙率、低氧化物含量的涂層。
高壓鍛鋼球閥通過熱源將粉末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(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。
在實際運用中,一般閥球和閥座的硬度差在5~10HRC,該硬度差使高壓鍛鋼球閥能具有較好使用壽命。由于高壓鍛鋼球閥加工復(fù)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。硬度配合是高壓鍛鋼球閥使用zui廣范的硬度配合,能滿足
高壓鍛鋼球閥常規(guī)磨損要求;高壓鍛鋼球閥表面可采用超音速噴涂碳化鎢,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。
在國外有使用高壓鍛鋼球閥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。
高壓鍛鋼球閥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
高壓鍛鋼球閥材料應(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。