金属(shu)硬密(mi)封球(qiu)阀(fa)特(te)点(dian)概述(shu)

金属硬(ying)密封球(qiu)阀(fa)的密(mi)封(feng)副(fu)（即(ji)阀(fa)座(zuo)密(mi)封(feng)面与球(qiu)体(ti)密封面(mian)）材料(liao)配(pei)对为(wei)金属对(dui)金(jin)属的(de)球(qiu)阀。广(guang)泛用于(yu)高温(wen)高(gao)压、带粉(fen)尘及(ji)固体颗(ke)粒状的混(hun)合(he)流体(ti)。密封圈(quan)及阀座是(shi)金(jin)属面，相比(bi)PTFE阀座(zuo)的(de)密封更耐磨(mo)及耐高温。

1 概(gai)述

     在(zai)火力发电厂(chang)、石(shi)油化工系统(tong)、煤(mei)化(hua)工领域(yu)的(de)高(gao)粘(zhan)性流体、带(dai)粉尘(chen)及(ji)固体颗粒状(zhuang)的混(hun)合流(liu)体、强(qiang)腐(fu)蚀(shi)的流(liu)体等介(jie)质中，球(qiu)阀需要选用金属(shu)硬(ying)密(mi)封(feng)球(qiu)阀(fa)，所以选用(yong)合(he)适的金(jin)属(shu)硬(ying)密封(feng)球阀(fa)阀(fa)球(qiu)和(he)阀座(zuo)的硬化工艺十(shi)分重(zhong)要。

2 金属(shu)硬密封(feng)球阀(fa)阀球(qiu)和阀(fa)座(zuo)的(de)硬化(hua)方式

      目前金属硬(ying)密封球(qiu)阀球(qiu)体(ti)表面常用(yong)的硬化(hua)工艺(yi)主要(yao)有以下(xia)几(ji)种(zhong)：

    （1）球体(ti)表(biao)面(mian)堆(dui)焊（或喷焊(han)）硬(ying)质(zhi)合(he)金，硬度可达40HRC以(yi)上(shang)，球(qiu)体(ti)表(biao)面堆焊硬(ying)质(zhi)合金工艺复(fu)杂，生(sheng)产效(xiao)率(lv)低(di)，且大面积堆(dui)焊(han)易(yi)使(shi)零(ling)件产(chan)生(sheng)变(bian)形(xing)，目前(qian)对球(qiu)体(ti)表面(mian)硬(ying)化(hua)的工艺使(shi)用较少(shao)。

    （2）球(qiu)体表(biao)面(mian)镀硬铬(ge)，硬度(du)可达60～65HRC，厚度(du)0.07～0.10mm，镀(du)铬(ge)层硬度高(gao)、耐(nai)磨(mo)、耐(nai)蚀(shi)并能(neng)长(zhang)期保(bao)持(chi)表面(mian)光亮(liang)，工艺相对(dui)简(jian)单，成本较(jiao)低。但(dan)硬(ying)铬镀(du)层的硬度在(zai)温(wen)度升(sheng)高(gao)时(shi)会(hui)因(yin)其内应力(li)的(de)释(shi)放而(er)迅速降(jiang)低(di)，其工(gong)作(zuo)温度(du)不(bu)能高于(yu)427℃。另(ling)外镀(du)铬(ge)层(ceng)结(jie)合(he)力低(di)，镀(du)层(ceng)易(yi)发(fa)生脱落(luo)。

   （3）球(qiu)体表(biao)面采(cai)用(yong)等离子(zi)氮(dan)化，表(biao)面硬度可达60～65HRC，氮化(hua)层厚度(du)0.20～0.40mm，等离子(zi)氮化(hua)处理硬(ying)化工艺(yi)由于(yu)耐腐(fu)蚀性(xing)较差，不(bu)能(neng)在化(hua)工(gong)强(qiang)腐蚀(shi)等(deng)领域使用。

  （4）球体表(biao)面超音(yin)速(su)喷涂（HVOF）工(gong)艺(yi)，硬(ying)度最(zui)高(gao)可达(da)70～75HRC，集(ji)合(he)强度高(gao)，厚度0.3～0.4mm，超音速喷涂是球(qiu)体(ti)表(biao)面硬化(hua)主要工艺手段(duan)。在(zai)火力(li)发(fa)电(dian)厂(chang)、石(shi)油(you)化工系(xi)统(tong)、煤化工领(ling)域(yu)的(de)高粘(zhan)性(xing)流(liu)体；带(dai)粉(fen)尘及固体颗(ke)粒状(zhuang)的(de)混(hun)合流(liu)体、强腐(fu)蚀的流(liu)体介(jie)质(zhi)中(zhong)大部(bu)分使(shi)用该硬(ying)化(hua)工艺。

超音(yin)速喷(pen)涂(tu)工(gong)艺(yi)是氧燃料燃烧(shao)产生高速(su)气流(liu)加(jia)速(su)粉末(mo)粒子(zi)撞(zhuang)击(ji)工(gong)件(jian)表面(mian)，形(xing)成(cheng)致密表(biao)面(mian)涂(tu)层(ceng)的(de)一(yi)种工艺方(fang)法。在撞(zhuang)击过(guo)程中，由于(yu)粒子(zi)的(de)速度较快(kuai)（500～750m/s）且粒(li)子(zi)温(wen)度较(jiao)低(di)（-3000℃），因(yin)此(ci)撞(zhuang)击工件(jian)表面后，可(ke)以获得(de)高(gao)结合强度、低(di)空(kong)隙(xi)率(lv)、低氧(yang)化物含量的(de)涂(tu)层。HVOF的特(te)点(dian)是合(he)金粉(fen)末粒(li)子速度(du)超过(guo)音(yin)速，甚(shen)至(zhi)是(shi)音速的2～3倍(bei)，气流(liu)速(su)度是音速(su)的(de)4倍。

    HVOF是(shi)一种(zhong)新的(de)加(jia)工工(gong)艺，喷(pen)涂厚度(du)0.3～0.4mm，涂(tu)层(ceng)与工件之间是(shi)机(ji)械结合，结(jie)合(he)强(qiang)度(du)高（77MPa），涂(tu)层(ceng)孔隙(xi)率(lv)低(di)（＜1%）。该(gai)工(gong)艺对(dui)工(gong)件加(jia)热(re)温(wen)度(du)低(di)（＜93℃），工件不变形，可(ke)进行(xing)冷喷涂(tu)。喷(pen)涂时(shi)，粉(fen)末(mo)粒(li)子(zi)速(su)度(du)高（1370m/s），无热(re)影响区(qu)，工(gong)件的成分和(he)组织(zhi)无(wu)变化(hua)，涂层硬度高(gao)，可进(jin)行机加(jia)工。

    喷焊(han)是(shi)一(yi)种金属材料(liao)表面热喷涂(tu)处(chu)理(li)工(gong)艺(yi)。它(ta)是通(tong)过热源将粉(fen)末（金属粉(fen)末(mo)、合(he)金(jin)粉末(mo)、陶(tao)瓷(ci)粉末均(jun)可(ke)）加(jia)热到(dao)熔(rong)融或(huo)达(da)到(dao)高塑(su)性状态(tai)后(hou)，依(yi)靠气流(liu)将(jiang)其喷(pen)射(she)，沉(chen)积到预(yu)先(xian)处理过的工件表面(mian)上，形(xing)成(cheng)一层与(yu)工件表(biao)面（基(ji)材）结(jie)合牢固(gu)的(de)涂(tu)（焊）层。

喷焊(han)和堆焊(han)硬化工艺(yi)中(zhong)硬(ying)质合金与基(ji)体(ti)均(jun)具有(you)熔融过程，硬质合(he)金(jin)与基(ji)体集合处(chu)有(you)热(re)融(rong)区(qu)，为完全(quan)达到(dao)喷焊(han)或堆(dui)焊(han)硬质合金层(ceng)性能，避免(mian)加工后(hou)焊接(jie)热融(rong)区为(wei)金属(shu)接触面，建议喷焊或堆焊(han)硬质合金厚度需要大(da)于(yu)3mm以(yi)上。

3 硬(ying)密封球(qiu)阀(fa)阀球和阀(fa)座接(jie)触面(mian)的硬(ying)度配合(he)

     金属(shu)滑(hua)动接触(chu)面需(xu)具有(you)一定(ding)的(de)硬度差(cha)，否则容易发生(sheng)咬死现象。在(zai)实(shi)际(ji)运(yun)用(yong)中，一(yi)般(ban)阀球(qiu)和阀座的(de)硬(ying)度(du)差(cha)在(zai)5～10HRC，该(gai)硬度(du)差使球阀能具(ju)有较好(hao)使(shi)用(yong)寿命(ming)。由于球体加工(gong)复杂(za)，加(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)高(gao)，为(wei)保(bao)护球(qiu)体(ti)不易(yi)受(shou)到(dao)损坏(huai)和磨损(sun)，一(yi)般选(xuan)择球体的硬(ying)度(du)高(gao)于阀座(zuo)表(biao)面的硬度(du)。

     阀(fa)球和阀座接(jie)触(chu)表(biao)面硬(ying)度配合使用比较广(guang)泛的有两种(zhong)硬(ying)度(du)配(pei)合(he)：①阀球表面(mian)硬(ying)度(du)55HRC，阀(fa)座(zuo)表(biao)面(mian)45HRC，阀(fa)球(qiu)表面可采(cai)用(yong)超(chao)音速喷(pen)涂Stellite20合(he)金(jin)，阀(fa)座表面可(ke)采(cai)用堆焊Stellite12合金(jin)，该硬(ying)度(du)配合是金(jin)属密(mi)封(feng)球(qiu)阀(fa)使用最广(guang)范(fan)的硬度配合，能满足金(jin)属硬(ying)密封(feng)球(qiu)阀常(chang)规磨(mo)损要求；②阀球表(biao)面(mian)硬(ying)度(du)68HRC，阀(fa)座(zuo)表面(mian)58HRC，阀球表(biao)面(mian)可(ke)采用超(chao)音速(su)喷(pen)涂碳(tan)化钨(wu)，阀(fa)座(zuo)表(biao)面(mian)可采用(yong)超(chao)音速(su)喷(pen)涂Stellite20合金(jin)，该硬(ying)度配(pei)合广泛(fan)使(shi)用(yong)与(yu)煤化工(gong)领域(yu)，具有(you)较高的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)和使(shi)用(yong)寿(shou)命。

     在国外有(you)使用阀(fa)球(qiu)和阀(fa)座表面硬(ying)度(du)相同(tong)的(de)配(pei)合，阀球和阀(fa)座(zuo)表(biao)面(mian)均采用超(chao)音速(su)喷(pen)涂(tu)碳化钨工(gong)艺，表(biao)面(mian)硬(ying)度(du)均大于72HRC，即使在(zai)超高硬(ying)度(du)情况下，阀(fa)球和阀(fa)座(zuo)接(jie)触表(biao)面也(ye)不易发(fa)生咬(yao)死(si)，但(dan)目(mu)前(qian)国(guo)内(nei)阀(fa)球(qiu)制(zhi)作(zuo)表面硬度大(da)于72HRC的(de)阀(fa)球、阀(fa)座(zuo)没(mei)有成熟(shu)的(de)研磨工艺(yi)，很(hen)难(nan)保证阀(fa)球和阀座(zuo)的配合，使(shi)用(yong)较(jiao)少(shao)。

4 硬密(mi)封球阀阀(fa)球(qiu)和阀(fa)座(zuo)硬化注(zhu)意问题(ti)

     金属硬(ying)密封(feng)球阀(fa)阀(fa)球和阀(fa)座(zuo)材料一(yi)般都(dou)选择(ze)不(bu)锈钢或(huo)耐(nai)腐(fu)蚀材料(liao)，否则(ze)硬质合(he)金与阀座（或阀(fa)球(qiu)）结合(he)层(ceng)容易被介(jie)质(zhi)腐蚀，发生(sheng)硬质合(he)金层脱(tuo)落(luo)，影(ying)响(xiang)球(qiu)阀(fa)寿(shou)命(ming)。

     另外针(zhen)对(dui)不(bu)同的阀座（或阀球）材(cai)料(liao)应选(xuan)择(ze)合适(shi)的(de)硬化工(gong)艺，在(zai)煤化(hua)工领(ling)域中(zhong)双相不锈(xiu)钢(gang)材料被广(guang)泛(fan)使用(yong)，双(shuang)相不(bu)锈钢材(cai)料(liao)具有(you)良(liang)好(hao)的耐腐蚀疲(pi)劳(lao)和磨损(sun)腐蚀性(xing)能(neng)。

     双(shuang)相不锈(xiu)钢(gang)材料是(shi)一种(zhong)既(ji)具(ju)有铁(tie)素体(ti)又具有奥(ao)氏(shi)体组织(zhi)结(jie)构(gou)的钢(gang)种，铁素(su)体和奥氏(shi)体(ti)组织结(jie)构各(ge)占约50%，且二(er)相组织(zhi)是(shi)独(du)立存在的，其性能(neng)特点是兼(jian)有(you)奥(ao)氏体不(bu)锈(xiu)钢(gang)和(he)铁(tie)素(su)体(ti)不锈(xiu)钢的特性(xing)。在(zai)铁(tie)素(su)体(ti)不锈(xiu)钢(gang)特性中，当温度在(zai)400～500℃范(fan)围内(nei)，长(zhang)时(shi)间(jian)保(bao)温(wen)会产(chan)生强烈的脆(cui)化(hua)，这(zhe)种(zhong)现象一般(ban)称(cheng)为(wei)475℃脆化；温度(du)超(chao)过400～500℃时，双相不锈(xiu)钢性能会(hui)被(bei)破(po)坏。

     双(shuang)相(xiang)不锈钢(gang)材料若(ruo)采用(yong)喷焊或(huo)堆焊硬(ying)质(zhi)合金(jin)工艺方法，该工艺(yi)硬(ying)质(zhi)合金(jin)和(he)基体发(fa)生融(rong)溶过(guo)程（温度(du)一(yi)般(ban)均大于(yu)900℃），会破(po)坏(huai)双(shuang)相(xiang)不锈(xiu)钢(gang)材料(liao)的(de)金相组(zu)织(zhi)，故双相(xiang)不锈(xiu)钢材(cai)料不适合(he)用喷(pen)焊(han)（或(huo)堆焊(han)）硬(ying)质(zhi)合(he)金的(de)硬(ying)化(hua)工艺。双(shuang)相不锈钢材(cai)料表面(mian)硬(ying)化(hua)工艺(yi)适(shi)合(he)使用超(chao)音速喷涂(tu)工艺，硬(ying)化(hua)工艺必须(xu)保证(zheng)不能对(dui)双(shuang)相不锈(xiu)钢(gang)材料(liao)基体(ti)金相(xiang)组(zu)织(zhi)产生(sheng)破坏。

5  结语(yu)

     金属(shu)硬密封(feng)球阀的阀(fa)球(qiu)和(he)阀(fa)座(zuo)采用合(he)理的(de)硬化工艺，可提高(gao)直(zhi)接决定金属硬密(mi)封阀门的(de)使(shi)用寿(shou)命(ming)和(he)使用(yong)性能(neng)，合(he)理的(de)硬化(hua)工(gong)艺能降低制(zhi)造成(cheng)本。随(sui)着(zhe)新技术的不断出(chu)现(xian)，必定(ding)会(hui)有(you)更多(duo)的硬(ying)化处理(li)工艺(yi)，金(jin)属硬(ying)密封阀门的硬(ying)化(hua)工艺(yi)和(he)硬度(du)配(pei)合是个非(fei)常(chang)复杂(za)的(de)问题(ti)，因(yin)此在(zai)对硬密(mi)封阀门(men)设(she)计、材(cai)料选(xuan)择、硬(ying)化工(gong)艺和硬(ying)度配合，应(ying)给予充分的重(zhong)视(shi)。