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金属密封球阀的应用分析

2020-11-20 09:50:18

金属密封球阀的应用分析

目前,金属密封球阀以其独特的优势广泛应用于煤化工、多晶硅、炼油、海上平台、传统电站疏水系统和发电厂等。在要求严格关闭、高温和高压差、开关快、介质含有固体颗粒的情况下,金属硬密封球阀是阀门类型。

但是,金属硬密封球阀一般存在寿命低、内部泄漏、操作发生涩味(或抱死)等问题,面对越来越高的磨损要求、强腐蚀等情况,耐磨球阀需要在硬面处理、结构设计、部件选择和加工等方面进行优化设计。

耐磨球阀的结构

耐磨球阀的结构设计一般有两种:球浮动式和球固定式。无论哪种结构,在磨损条件恶劣的使用介质中,都面临着防止弹性阀座弹簧腔内物料(两相流或三相流)堆积,使阀门无法正常工作,导致阀门扭矩异常增大或卡死的现象。针对这种情况,制造商开发了自清洁耐磨球阀(浮动)和阻尼沉淀结构耐磨球阀(固定),更好地解决了这个问题。

自清洗耐磨球阀的技术特点:上游浮动阀座设计为具有吹扫功能的自清洗通道结构。阀门在打开和关闭过程中,可以通过介质本身的压力吹扫堆积在弹簧和阀腔中的物料,防止固体颗粒堆积在弹簧腔中可能出现的抱死现象,影响阀门的正常运行;密封阀座为可更换结构;在阀杆处增加两个自润滑轴承弹垫,减少阀门操作扭矩。

阻尼沉淀结构耐磨球阀的技术特点:弹性阀座采用分流结构设计,阻尼沉淀槽预设,保证阀门在使用过程中能有效地将物料沉积在弹簧腔前,不影响阀座的正常退让。

2耐磨球阀密封性能

1)应具有一定硬度,使其耐磨耐冲蚀。

2)应具有一定的结合强度,防止硬化层脱落和开裂。

3)应确保足够的加工精度,以确保低密封泄漏率。

就硬密封球阀密封面而言,获得理想的硬化涂层组织是一步。

3.金属密封耐磨球阀表面硬化的方法有:表面涂层技术(Cr、Ni-P)、堆(喷)焊技术、等离子氮化技术、热喷金属陶瓷等。

前三种密封面处理方法一般用于软密封球芯的硬化和清洁介质,如油、天然气、低温蒸汽、水等条件,但用于严格条件,如石油化工行业的两相流或三相流(气、固、液)特殊介质,证明其使用寿命很短。特别是在煤化工、多晶硅等行业,选择耐磨耐腐蚀的密封硬化技术至关重要。

近年来,国内外通过热喷涂技术获得的金属陶瓷涂层得到了成功的推广和应用。在许多喷涂材料中,碳化钨是基于涂层的涂层,其耐磨性、耐腐蚀性和耐干燥性最为突出。常使用WC为基体的涂层有:WC12/Co、WC17/Co、WC20/Co、WC86/Co10Cr4、WC17/Ni、WC50/NiCrBSi等。表1是最常用的WC基金属陶瓷,由超音速火焰喷涂技术(HVOF)制成。

涂层工艺

2为几种喷涂工艺的对比。

1两种典型涂层技术参数

注意:应用温度限定在该温度范围内,涂层性能zui佳。

二是由于超声速火焰喷涂技术不仅沉积颗粒的飞行速度快,而且喷涂温度低,从而保证了碳化钨的分解和氧化物含量的控制,使涂层组织更加致密,对涂层性能产生不利影响,涂层组织较薄,涂层耐磨、耐冲蚀。

在确定耐磨球阀密封面硬化工艺的同时,应在大量试验的基础上,通过优化和改进喷涂工艺参数,解决涂层容易开裂的主要问题,即涂层的残应力应控制在压力状态。

与此同时,为了降低密封面的摩擦系数,从而降低阀门的操作力矩,不仅要严格控制喷粉粒度,还要在涂料中加入一定比例的耐高温润滑剂,以更好地制备性能优良的耐磨耐蚀涂层。

5.在设计和生产中应注意的问题多相流条件下使用的耐磨球阀不仅要求耐磨、耐腐蚀,还要充分考虑操作的可靠性。从硬化层的制造、合理的结构设计、模拟状况的计算、阀部件的加工精度到阀的检查检查,各环节的要求与通常的产品不同。在设计和生产中,应注意以下问题:

1)设计结构应防止材料堆积在弹簧腔内,防止材料粘结关闭件(刮擦功能)。在多相流介质工况下,阀腔尽量设计为流线型。

2)在多相流条件下,尤其是粘性油渣介质,介质动阻力对阀门运行扭矩的影响。

3)合理应用涂层与基体材料在高温下膨胀系数的不同。

4)由于金属陶瓷涂层的多孔性,在涂层密封面上存在腐蚀性物质(如硫、硫化氢等)。

产生的腐蚀裂纹,应采用封孔技术。

5)重要零件材料的质量监测(化学成分、机械性能、热处理等)。

6在恶劣条件下使用的耐磨球阀的可靠性和寿命取决于密封面硬化技术和球体的加工精度和阀的结构设计。

金属硬密封球阀的设计、制造设计、制造和检测已形成完善的质量保证体系,耐磨球阀的加工和试验方法已达到国际领先水平。

金属密封球阀

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