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超音速喷涂技术在硬密封球阀中的应用

添加时间:2019-08-01

超音速喷涂技术在硬密封球阀中的应用

金属硬密封球阀在石油、化工、冶金和城市建设中得到了广泛的应用。通过选用不同的材质,金属硬密封球阀可以适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸和尿素等多种介质。通过结构上的优化设计,金属硬密封球阀可以实现无摩擦和低扭矩启闭。在使用中,金属硬密封球阀的主要失效形式是冲蚀磨损。虽然,通过表面热处理或堆焊硬质合金等方法能提高金属硬密封球阀的使用寿命和耐擦伤性能,但仍然不能满足输送钢灰、煤粉、硅粉和氧化铝粉末等特殊介质的要求。如果应用超音速火焰喷涂技术处理球体,能在球体表面形成碳化物金属陶瓷涂层,该涂层与基体结合强度可达70MPa,孔隙率<2%,具有均匀致密的结构,比较完整的保持了硬质相WC的特性,硬度>1000HV,耐磨耐蚀性能好,有很好的机械力学性能,可以显著改善球阀的使用性能。

2.工作原理

超音速喷涂装置

超音速喷涂装置(图1)利用煤油为燃料,利用氧气和压缩空气为助燃剂,控制装置将煤油和助燃剂以一定的压力和流量输送到喷枪,经高性能雾化喷嘴雾化混合成液雾后喷入喷枪燃烧室,液雾经火花塞点火燃烧后形成高温高压的燃气,拉伐尔喷枪将其加速到超音速。送粉系统将喷涂粉末从拉伐尔喷枪嘴的低压区送入超音速射流,经射流加温加速后从喷枪喷出,高速喷向工件表面沉积形成涂层。由于多功能超音速喷涂技术可以使用氧气和压缩空气两种助燃剂,同时具备HVOF和HVAF的功能,焰流的速度和温度在大的范围内连续可调。

3.喷涂工艺

喷涂前,工件必须经过表面清洁处理和喷砂粗化处理,一般喷涂材料为WC-12Co,WC与Co的质量百分数Wt分别为88%和12%,烧结破碎法制造。碳化钨在常温下硬度较高,特别是热硬度很好,至1000°C其硬度下降也很少。

4.应用

在石油、化工和焦化装置中,由于管线温度高,介质容易在阀门内腔和密封件表面粘附或结焦,普通硬密封球阀(图3)经常会出现因球体表面结焦而密封不严甚至卡塞。为此,将阀座密封面结构改为带有锋利刃口的刮刀形(图4),可以在阀门启闭过程中刮削掉球体表面的粘附物或结焦层,从而保证密封副的可靠密封。

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