金(jin)屬硬密封球閥在(zai)石油、化工(gong)、冶(ye)金(jin)和城市建設(she)中得到(dao)了廣(guang)泛的應用。通過選用不同的材質，金屬硬密封球(qiu)閥可以適(shi)用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸和尿素等(deng)多種介質。通過結(jie)構上的(de)優化設計，金屬硬密封球(qiu)閥可以實現(xian)無(wu)摩擦(ca)和低(di)扭(niu)矩啟閉。

超音速噴涂廠家在使用中，金屬硬密(mi)封球閥的主要失(shi)效形式是沖蝕(shi)磨損。雖然，通過(guo)表面(mian)熱處理或堆(dui)焊硬質合金(jin)等方法能提高金(jin)屬硬密封球閥的使用壽命和(he)耐(nai)擦傷性能，但仍然不能滿足輸送鋼灰、煤粉、硅粉和氧化鋁粉末等特殊介質的要求。如果應用超音速火焰噴涂技術處理球體，能在球體(ti)表面形成碳化物金屬陶瓷涂層，該涂(tu)層與基體結合(he)強度可達70MPa，孔隙(xi)率<2%，具(ju)有(you)均勻致(zhi)密(mi)的結構，比較完整的保(bao)持了(le)硬質相WC的特性，硬度>1000HV，耐(nai)磨(mo)耐(nai)蝕(shi)性能好，有(you)很好的機(ji)械力學性能，可以顯著改善球閥的使用(yong)性能。

①工作原(yuan)理

超音速噴涂裝置利用煤油為燃料，利(li)用氧氣和壓(ya)縮空氣為助燃劑，控(kong)制裝置將煤油和(he)助燃劑(ji)以一定的壓力和(he)流量輸送(song)到噴(pen)槍，經(jing)高性能(neng)霧(wu)化噴(pen)嘴霧(wu)化混合(he)成液霧(wu)后(hou)噴(pen)入噴(pen)槍燃燒(shao)室，液霧經火(huo)(huo)花塞點火(huo)(huo)燃燒后形成(cheng)高溫高壓的燃氣，拉伐爾噴(pen)槍將其(qi)加速(su)到超音速(su)。送粉系統將噴(pen)涂粉末從拉伐爾噴(pen)槍嘴的低壓區送入超音速(su)射流(liu)，經(jing)射流加(jia)溫加(jia)速后從噴(pen)(pen)槍噴(pen)(pen)出，高速噴向工件表面沉積形成涂層。由于多功能超音速噴涂技術可以使用氧氣和壓縮空氣兩種助燃劑，同時(shi)具備HVOF和HVAF的功能，焰流的速度和溫度在大的范圍內(nei)連(lian)續可調(diao)。

②噴涂工藝

噴涂(tu)前，工件必須經(jing)過表面清潔處理(li)和噴(pen)砂粗化處理(li)，一般(ban)噴涂材料為(wei)WC-12Co，WC與Co的(de)質量百分(fen)數Wt分(fen)別為88%和12%，燒(shao)結破(po)碎(sui)法制造。碳(tan)化(hua)鎢(wu)在常溫(wen)下硬度較高(gao)，特別是熱硬度很好，至1000°C其硬度下降也很少。

通過對(dui)WC-12Co涂層和基體試樣在30?和90?的沖蝕磨損試驗對比，在30?時為基體的4。5倍，在90?時為基體的5。2倍。因其結(jie)合力強，硬度(du)高，涂層有完整的耐磨顯微結構，因(yin)而(er)抗沖(chong)蝕磨損性能較高。試驗表明，WC-12Co涂層(ceng)的沖(chong)蝕呈(cheng)部(bu)分(fen)塑(su)性(xing)沖(chong)蝕的特征。粘結相(xiang)Co由于自身的塑(su)性(xing)變形(xing)，可以(yi)吸收部分塑性(xing)沖蝕粒子的能量(liang)，而硬質相WC具有抵擋沖蝕粒子的作用，二者相互補充，所以涂層具(ju)有很(hen)好的(de)耐沖蝕(shi)磨(mo)損性能。

③應用

在石油、化工(gong)和焦(jiao)化裝置中(zhong)，由于(yu)管線溫度高，介質容(rong)易在閥門(men)內腔和密(mi)封件表面粘附或結焦，普通硬(ying)密封球閥經常會出現因球體表面結焦而密封不嚴甚至卡塞。為此，將閥座密封面結構(gou)改為帶有(you)鋒(feng)利(li)刃口的刮刀形，可以在閥門啟閉過程中刮削掉球(qiu)體表面的粘(zhan)附物(wu)或結焦(jiao)層，從而保(bao)證密(mi)封(feng)副的可靠密(mi)封(feng)。

在試制過(guo)程中，球體采用F304鍛件，表(biao)面氮化處理以提高硬度。閥座材質為F304，堆(dui)焊司太立硬質(zhi)合金。使用發現，在常溫狀態，介質清(qing)潔(jie)的情況下，能保(bao)證可(ke)靠密封，當介質(zhi)溫(wen)度升高到400!以上，由于司太立合(he)金(jin)的(de)熱硬性不高，球(qiu)體為表面(mian)氮化處理(li)，耐磨性差，在刮削(xue)結焦物(wu)的同時，很容易損壞閥座密封面(mian)(mian)和球體表(biao)面(mian)(mian)，故很難(nan)滿足工況要(yao)求。通過(guo)分析，改為利用超音速噴涂技術在球體表面噴涂WC-12Co，形成(cheng)厚(hou)約0。3mm的耐沖蝕磨損涂層，硬度60~62HRC。閥座密封面基體仍加工成刮刀形，在其(qi)表面也噴涂上(shang)0。3mm厚度的涂層。通過改變(bian)噴涂工藝，使(shi)其涂層硬(ying)度為55~58HRC，使閥座密封面硬度與球體表面形成一定的硬度差。金屬噴涂完成后，球體經金剛石磨(mo)具磨(mo)削，至表面粗(cu)糙(cao)度Ra0。8μm后，將閥座密封(feng)面與球體手(shou)工配研(yan)。配研(yan)材料采(cai)用加油(you)酸調制(zhi)的天然金剛石粉末(粒度1200目)，研磨密封面表面粗(cu)糙度(du)至Ra0。2μm后裝配試驗(yan)，在(zai)常(chang)溫下密(mi)封可靠。利(li)用特(te)制的加熱設備，將閥門加(jia)熱至設計上(shang)限溫度540°c后，保溫8h，操作測試，閥門啟(qi)閉(bi)靈活，密(mi)封試(shi)驗正(zheng)常。經過反復多次試(shi)驗后，球面無(wu)明顯變化。由于超音(yin)速噴涂(tu)的WC-12Co涂層的熱硬性和耐沖蝕磨損性能好，在(zai)使用過程(cheng)中即使溫度升(sheng)高到設計上限的540°c以上，仍(reng)能(neng)保持很好的耐沖蝕和耐擦傷性(xing)能(neng)，而且，刮刀(dao)表面(mian)硬(ying)度與(yu)球面(mian)之間具(ju)有約(yue)5HRC的硬度差。當閥座的刃口刮削球體表面的結焦物時不會損壞球體表面和閥座密封面，能保證(zheng)密封性能和使(shi)用壽命。

超音速(su)噴涂技術應用在硬(ying)密封球閥中，大大提高(gao)了閥門的(de)適用(yong)范圍(wei)和使(shi)用(yong)壽命。如選(xuan)用(yong)司太立合(he)金粉末等其他材料可(ke)以制(zhi)造出滿(man)足(zu)不同(tong)工(gong)況要求的(de)金屬涂層。根據用(yong)戶(hu)反饋信息，使用超音速(su)噴涂(tu)技(ji)術進行噴涂(tu)處理的(de)硬密封球閥(fa)在水(shui)、蒸(zheng)汽及油(you)品等(deng)介質中使用壽命(ming)提(ti)高了約20倍，在煤粉(fen)(fen)、硅粉(fen)(fen)管線等沖蝕惡劣(lie)的工況下平(ping)均壽命也(ye)能提高5倍以上。