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閥門密封面及內件材料有哪些

作者:中山立氟精密樹脂制品廠 來源:jingmishuzhi 發布時間:2021-04-05 瀏覽:528

閥門密封面是指閥座和關閉件相互接觸形成密封的部分。

  閥門的內件通常指閘板(或閥瓣、球體、蝶板等)、閥座和閥桿,但在有些情況也包括其他零件,如襯套、上密封座等,經常用Trim表示。內件材料的選用原則為:

  ①根據主體材料、介質特性、結構特點及零件的受力等綜合考慮;

  ②內件材料的耐腐蝕性能應高于或與主體材料相當。

  一、密封面材料

  閥門密封面應耐磨損、耐腐蝕、耐沖蝕、耐擦傷,有足夠的擠壓強度,在高溫下有足夠的抗氧化性和熱疲勞性,密封面與閥體的熱膨脹系數相近,具有良好的加工性能和焊按性能,且應在價格和材料性能之間綜合考慮。

  閥門的密封面分為金屬密封面、軟密封面和密封劑密封三種。

  1.金屬密封面的磨損

  金屬密封面主要用于耐磨損、耐沖蝕、耐擦傷、耐高溫的場合。磨損可分成黏著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損、沖蝕磨損和擦傷等。

  ①黏著磨損 黏著磨損較為普遍,是由閥門密封面兩種固體材料的交界面產生巨大的黏著力而產生的。當閥門密封面互相滑動時,接合點不斷接觸和斷離,形成磨粒而產生磨損。

  ②磨粒磨損 閥門密封面中粗糙的較硬表面,在相對較軟表面滑動時產生的磨損??刂颇チDp的有效辦法是使較軟的材料硬些。

  ③表面疲勞磨損反復循環加載和卸載會使表面或表下層產生疲勞裂紋,較終導致表面的破壞,形成碎片和凹坑。

  ④沖蝕磨損 由銳利的粒子沖刷密封面而產生。它與磨粒磨損相似,但表面很粗糙。

  ⑤擦傷密封面相對運動的過程中,因摩擦引起的破壞,這是由密封面硬度差不合理造成的。

  2.金屬密封面

  閥門金屬密封面常用材料有銅合金、鉻不銹鋼、鈷基硬質合金等,也可以是經過表面處理的本體材料。

  (1)銅合金JB/T 5300-2008《工業用閥門材料選用導則》中列入的銅合金密封面主要有鑄鋁黃銅( ZCu2n25Al6Fe3Mn3)、鑄鋁青銅(ZCuAI9Mn2和ZCuA19Fe4Ni4Mn2)、鑄錳黃銅(ZCu2n38Mn2Pb2)、黃銅(H62)等。銅合金在水或蒸汽中的耐腐蝕性和耐磨性好,但強度低,不耐氨和氦水腐蝕,適用介質溫度≤250℃。

  (2)鉻不銹鋼 鉻不銹鋼有較好的耐腐蝕性,但耐擦傷性能較差,特別是在密封比壓較大時容易擦傷。鉻不銹鋼密封面有lCr13、2Cr13、3Cr13,可采用本體材料或堆焊。堆焊焊條化學成分相當于12 Cr13、20Cr13、30Cr13。

  在閥門的制造和修復中,鉻不銹鋼焊條常用來堆焊工作溫度在450℃以下、工作壓力為1.6~16MPa、基體材料為鑄鋼的電站、石油化工閥門密封面。通常,閥體(閥座)宜采用12 Cr13型堆焊焊條,閘板(閥瓣)采用硬度稍高的20Cr13型堆焊焊條。

  (3)鉆基硬質合金硬質合金的特點是耐腐蝕、耐磨損、抗擦傷,特別是熱硬性好,即使在高溫下也能保持足夠的硬度。堆焊和熱噴涂是硬質合金制備的較常用方法。

  堆焊有鈷基合金堆焊和合金粉末等離子弧堆焊。合金粉末等離子弧堆焊和熱噴涂是閥門制造廠的一種代用工藝措施,本書不作詳述。鈷基合金又稱司太立合金,是典型的閥門密封面堆焊材料。雖然鈷( Co)是較為貴重的金屬,但是由于它具有抗腐蝕、耐高溫等一系列優良性能,在高溫高壓蒸汽閥門以及石油、化工等重化工行業應用比較廣泛。

  鈷基硬質合金可采用氧乙炔焰堆焊、手工電弧堆焊、氬弧堆焊和等離子弧等工藝,在低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼和Cr13型不銹鋼及耐熱鋼上進行堆焊。

  ①公稱直徑≤DN200的閥門優先采用鎢極氬弧堆焊、氧乙炔焰堆焊。

  ②公稱直徑>DN200的閥門優先采用等離子弧堆焊。

  ③上述工藝方法不能實施時(如閥體內部堆焊),采用手工電弧焊。

  氧乙炔焰、鎢極氬弧及等離子弧堆焊常用焊絲為HS111(相當于D802)、HS112(相當于D812);手工電弧堆焊采用焊條為D802、D812。鈷基合金是以Co為基體成分,加入Cr鎢(W)等元素組成合金。

  (4)表面處理常用的表面處理方法有化學鍍鎳、鍍鉻、氮化等。

  由于化學鍍鎳(ENP)具有抗沖刷、抗機械磨損、防腐、降低摩擦系數等特點,在石油、天然氣的鉆采及集輸中的閥門廣泛應用,如管線球閥的閥體、閥座、支撐板、閥桿,平板閘閥的閘板、閥座等?;瘜W鍍鎳不需要外加電流,在金屬表面的催化作用下經過化學還原法進行金屬沉積。常用標準有ASTM B733鎳磷鍍層和GB/T 13913-1992。閥門常用的化學鍍鎳的厚度有兩種:一種是0. 05mm (0. 002in);另一種是0.075mm (0. 003in)。為提高鍍層的硬度,需根據不同的硬度要求,進行200—400℃的熱處理。

  (5)燒結硬質合金燒結硬質合金是用碳化鎢粉末和少量鈷以不同配比混合后燒結而成。在異??量痰墓r下,控制磨損問題。閥門中用碳化鎢來控制磨損的實例有:

  ①調節閥的閥瓣、閥桿和閥座;

  ②滑板閥的滑板和閥座;

  ③圓盤閥的閥瓣和閥座;

  ④整體碳化鎢球體、閥座、減摩墊等。

  (6)陶瓷隨著高磨損、強腐蝕等嚴苛工況的不斷出現,傳統的金屬閥門已經不能滿足工況要求,陶瓷閥門與金屬材料相比,其較大的優點是優異的高溫力學性能、耐腐蝕、耐磨損、密度小,因此陶瓷閥門具有如下{zy1}性能。

  ①耐磨損 陶瓷的硬度是不銹鋼的5~15倍.耐磨性能非常{zy1}。

  ②耐腐蝕 瓷對于大多數的酸堿物質來說,其化學性質穩定,抗腐蝕性能非常好。

  ③耐高溫 陶瓷的熔點很高,大多數在高溫下具有穩定的力學性能。

  由于陶瓷閥門具有上述諸多優點,廣泛運用于電力行業、多晶硅、氣力除灰系統的粉煤灰輸送、冶金工業領域等。

  陶瓷閥門常用的陶瓷有氧化鋯(2r02)、氧化鋁(Al2 03)、氮化硅(Si3 N4)和碳化硅( SiC)四種。

  陶瓷閥門類型有陶瓷控制閥、陶瓷球閥、陶瓷旋塞閥、陶瓷平板閥、陶瓷閘閥和陶瓷滑板閥等。根據耐腐蝕和耐磨損要求不同,有通道內襯陶瓷,內件全部采用陶瓷材料;也有通道不襯陶瓷,內件部分采用陶瓷等。

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