提高高温球阀的使用寿命检测机

提高高温球阀的使用寿命

提高高温球阀的使用寿命 2012年07月03日 来源： 球阀是各种流体输送系统中的主要部件，其中，金属硬密封球阀适用于高温、高压工况及料浆、颗粒介质等易磨损工况。当流体介质为液固或气固混合物料且固体颗粒硬度又很高时，对球阀球体和阀座密封面的耐磨性能要求很高，特别是气固混合介质引起的球体与阀座间的干摩擦，极易造成密封面的过度磨损或划伤而导致失效。在役阀门泄漏是企业生产的重大安全隐患，极易造成突发性的恶性事故，因此，高温球阀的安全使用是值得高度重视的问题。但是，目前正在使用的某些高温球阀，包括一些进口高温球阀，其使用寿命短则几天长则不到一个月，由此造成频繁的更换或维修，不仅给企业生产埋下重大安全隐患，而且大大增加了生产成本和维护人员的劳动强度。每年因阀门频繁失效，造成停工、检修所带来的经济损失巨大。经研究发现，失效的主要原因是一些硬质粉末在球阀启闭过程中进入了密封接触面，由于这些粉末粒子的硬度远较球阀密封表面高，使球阀在频繁的启闭过程中产生严重的划伤，从而导致球阀泄漏失效。

最近，南京工业大学对高温球阀的阀芯阀座进行表面处理，大大提高了高温球阀的使用寿命，取得了显著效果。他们对阀芯球体采用等离子喷涂技术、对阀座采用电刷镀技术进行表面处理，以提高球阀整体的耐磨性。等离子喷涂喂料采用纳米Al2O3-13%TiO2粉末，其粉末粒度为50~500nm；电刷镀在阀座表面制备涂层厚度约为100μm的NiW镀层。

检测表明，处理后的阀芯、阀座显示以下特点：一、表面硬度明显高于基体。基体的显微硬度为524HV，而Al2O3-TiO2涂层的显微硬度可达1463HV。二、具有优异的耐磨损性能，其耐磨性比未处理试样提高2.5倍；同时，摩擦系数下降2.67倍。三、具有优异的抗热震性能，经过100次的冷热循环后，均未发现涂层与基体之间产生任何的剥离，说明涂层与基体之间的线膨胀系数匹配良好。

研究表明，经纳米Al2O3、TiO2增强的复合涂层以固溶强化、弥散强化和细化涂层晶粒等强化方式提高涂层的整体强度，从而提高了裂纹形成的临界应力。表面沉积所形成的Al2O3、TiO2等硬质金属间化合物使得涂层的表面硬度明显高于基体。同时，弥散分布的纳米Al2O3质点可以有效防止裂纹扩展，使得形成磨屑的时间延长。另一方面，纳米Al2O3复合涂层摩擦系数较低与其摩擦表面的晶粒大小有关，Al2O3增强复合涂层表面光滑且晶粒细小，因而摩擦系数较小，相同载荷的摩擦表面切应力较小，使得产生裂纹的几率减少，延缓了裂纹扩展的速率，从而提高了材料的耐磨性能。同时，纳米Al2O3-TiO2质点与基体的结合力较好，涂层与基体之间结合强度高达60.4MPa，所以在摩擦过程中不易从基体中剥落。检测还发现，在Al2O3-TiO2涂层中形成了致密的网状结构，使其具有最佳的结合强度和抗热震性能。

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