氧化鋯陶瓷球閥材料改進方案

【資料簡介】

氧化鋯陶瓷球閥材料改進方案性能氧化鋯陶瓷球閥除具有金屬球閥的絕大多數優點外，更具有*的耐腐蝕、耐高溫、耐磨損及耐沖蝕等顯著特點。耐磨、耐腐管道上安裝使用的閥門是金屬密封面閥門，這種閥門的使用已有上百年的歷史；其間雖然也經過結構及材料的改進，但金屬材料因自身條件的限制，越來越不能適應高磨損、強腐蝕等惡劣工況的需要，主要表現為磨損、泄漏嚴重、使用壽命短，大大影響了系統運行的穩定性。
現有的球閥通常包括閥體、閥座、閥蓋、球體和閥桿。其中，球體在閥體中的定位是通過在球體上、下兩端加工兩段球軸，同時分別在閥體和閥蓋的對應部位加工球軸孔，球軸和球軸孔間通過軸承進行配合，從而實現對球體的定位。然而，現有球閥構無法滿足閥門潤濕件的耐腐蝕要求，不能方便快捷的完成閥體、閥蓋的堆焊和機加工，閥座裝配復雜。陶瓷環內寄生實際效果就會慢慢減少，因此按時拆換的。提到陶瓷原材料，每個人通常非常容易將其與 聯絡起來，可事實上因為三氧化二鋁陶瓷加上了*的原材料，因而在工藝性能層面，與傳統式陶瓷對比要優異的多。

達標的三氧化二鋁陶瓷工藝品強度水準很高，在擠壓成型、撞擊狀況下不容易產生損害。氧化鋯陶瓷具備高韌性、高耐磨、密度高的、高韌性及耐磨性能和耐蝕性，在碾磨物質行業獲得了普遍的運用。氧化鋯陶瓷材料應用于工業閥門是一項大膽和有益的創新。氧化鋯陶瓷陶瓷材料變形量很小，比金屬具有高得多的結合強度，一般情況下組成氧化鋯陶瓷陶瓷材料的晶體離子半徑小，而且離子電價高，配位數大，這些性質決定了氧化鋯陶瓷陶瓷材料的抗拉強度、抗壓強度、彈性模量、硬度等都非常高。然而氧化鋯陶瓷陶瓷本身的“脆”及難加工限制了它的應用范圍，近十幾年來，由于馬氏體相變增韌技術、復合材科技術及納米陶瓷概念的發展及進步，已使氧化鋯陶瓷陶瓷的“脆性”得到了大大改進，其韌性和電動球閥極大的提高，氧化鋯陶瓷球閥應用范圍不斷擴大。

氧化鋯陶瓷球閥產品性能特點： 
       A 所有與介質接觸的部分均為結構陶瓷材料,其化學穩定性及硬度*(洛氏硬度HRC90),僅次于金剛石。因此,本閥具有*的電動蝶閥磨損、耐腐蝕、耐沖蝕性能，且隔熱性好、熱膨脹小。 　　 
       B 球體采用研磨設備及工藝制造,球圓度精度高,表面質量好,與閘閥研后,利用Zr02陶瓷的自滑潤性,可取得很好的密封性能。
       C *改變了金屬硬密封球閥易泄露、扭矩大、密封面不耐腐蝕的缺點。 
       D 陶瓷良好的耐磨性,讓本閥經調節閥,可靠性*.使用壽命長,是鈦合金閥和蒙乃爾閥的2-4倍。 
       E 用于高硬度的顆粒介質，或有軟顆粒但又有腐蝕的介止回閥，本閥門具有*的優勢，也是目前合適此類介質的閥門。

 氧化鋯陶瓷球閥材料改進方案特點:
•   全襯硬密封面接觸陶瓷球閥所有與介質接觸均為結構陶瓷材料, 其化學穩定性加上*的硬度的特性。因此，陶瓷具有高抗壓強度，高耐磨損性，優良的抗氧化和耐腐蝕性能，耐高溫，隔熱性能良好。
•   球體采用研磨設備及工藝制造,球圓度精度高,表面質量好,與閥座對研后,利用陶瓷的自滑潤性,使整閥扭矩輕、阻力小、密封性達到零泄漏。
•   閥座采用工藝技術較復雜的熱鑲嵌技術，球體采用研磨設備及工藝制造,球圓度精度高,表面質量好,與閥座對研后,利用陶瓷的自滑潤性,使整閥扭矩輕、阻力小、密封性達到零泄漏。對工程陶瓷閥座進行三次時效處理，讓工程陶瓷進行充分的時效穩定。
•   對于管道流體內含有較大顆粒的陶瓷閥門采用了保護唇技術，可防止大直徑固體顆粒損壞工程陶瓷內球體采用研磨設備及工藝制造,球圓度精度高,表面質量好,與閥座對研后,利用陶瓷的自滑潤性,使整閥扭矩輕、阻力小、密封性達到零泄漏。

氧化鋯陶瓷球閥具有成本低，運行經濟性高和壽命長（是鈦閥的2～4倍）的優點。其驅動方式有手動、氣動、氣動一彈簧復位、電動等。并可按用戶的要求設計各類特殊陶瓷閥門。抗沖蝕、耐磨損: 閥球、閥座及內襯均采用氧化鋯結構陶瓷材料，洛氏硬度高達HRA87以上，因而能承受高速流體及硬顆粒介質的沖蝕。具有優異的耐磨損性。抗腐能力強:經中科院金屬腐蝕與防護研究所檢驗，除玻璃溶液及，氧化鋯陶瓷材料具有優異的耐蝕性。使用壽命長:通過機械部靜壓壽命試驗，開關一萬次仍不泄露。應用范圍廣:適用于各種酸、堿、鹽類液體、氣體介質環境，硬密封閥尤其適用于帶顆粒、纖維狀介質環境。氧化鋯閥座: 閥球的結構簡單，其性能主要取決于氧化鋯材料本身，而對于閥座這類環狀零件，要充分利用氧化鋯陶瓷耐磨、耐沖刷和耐腐蝕的優點，同時又要避免其金屬韌性相對較差的弱點，在結構設計上采取了三方面的措施：

一是根據陶瓷材料抗壓強度高和抗拉韌性差的特點，在閥座外圓過盈配置特殊金屬圈，金屬圈的熱膨脹系數應與氧化鋯陶瓷接近，以使陶瓷外圓始終處于受壓狀態，閥球在頻繁沖擊閥座產生的向外拉的分力可正負抵消，防止閥座因受拉應力而破裂；

二是根據抽油泵原金屬閥座（特別是部分固定閥座）壁厚偏薄的情況，在不影響泵的質量前提下，加大閥座壁厚，套生產的83mm泵固定閥座，其標準尺寸壁厚原為11mm，改進后增加到15mm，大大增強了閥座的可靠性；

三是盡可能提高陶瓷的韌性，這也是氧化鋯陶瓷材料能否成功應用于抽油泵閥球、閥座的關鍵。一般陶瓷材料的實際斷裂強度比理論值低得多，其原因何在呢？

提出的脆性斷裂理論，即脆性材料的缺口強度理論認為，材料內部存在原始裂紋，裂紋的存在引起應力集中，處的應力比平均應力高得多，當裂紋處的應力達到理論強度值時，裂紋就迅速擴展而斷裂。根據這種理論可知，制備致密無孔隙的材料，細化晶粒從而減小裂紋尺寸是提高陶瓷韌性的有效途徑之一。為此,我司對產品制定了嚴格的生產流程標準,保障了產品出廠時,閥球表面和閥座密封面不允許有任何裂紋和氣孔存在。通過采取以上三種措施，避免了閥球和閥座在使用過程中出現質量故障，不僅增加了抽油泵的可靠性，而且延長了使用壽命。