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,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。

  在试制过程中,球体采用F304锻件,表面氮化处理以提高硬度。阀座材质为F304,堆焊司太立硬质合金。

  使用发现,在常温状态,介质清洁的情况下,能保证可靠密封,当介质温度升高到400以上,由于司太立合金的热硬性不高,球体为表面氮化处理,耐磨性差,在刮削结焦物的同时,很容易损坏阀座密封面和球体表面,故很难满足工况要求。

  通过分析,改为利用超音速喷涂技术在球体表面喷涂WC-12Co,形成厚约0.3mm的耐冲蚀磨损涂层,硬度60~62HRC。阀座密封面基体仍加工成刮刀形,在其表面也喷涂上0.3mm厚度的涂层。通过改变喷涂工艺,使其涂层硬度为55~58HRC,使阀座密封面硬度与球体表面形成一定的硬度差。
  喷涂完成后,球体经金刚石磨具磨削,至表面粗糙度Ra0.8μm后,将阀座密封面与球体手工配研。配研材料采用加油酸调制的天然金刚石粉末(粒度1200目),研磨密封面表面粗糙度至Ra0.2μm后装配试验,在常温下密封可靠。
  利用特制的加热设备,将阀门加热至设计上限温度540°c后,保温8h,操作测试,阀门启闭灵活,密封试验正常。经过反复多次试验后,球面无明显变化。
  由于超音速喷涂的WC-12Co涂层的热硬性和耐冲蚀磨损性能好,在使用过程中即使温度升高到设计上限的540°c以上,仍能保持很好的耐冲蚀和耐擦伤性能,而且,刮刀表面硬度与球面之间具有约5HRC的硬度差。当阀座的刃口刮削球体表面的结焦物时不会损坏球体表面和阀座密封面,能保证密封性能和使用寿命。
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