金属密封ボールバルブの硬化プロセスの概要

1 概要

火力発電所、石油化学システム、石炭化学工業の分野での高粘性流体、ほこりや固体粒子との混合流体、強腐食性流体の媒体では、ボールバルブはメタルハードシールボールバルブを選択する必要があるため、メタルハードシールボールバルブボールボールとバルブシートの適切な硬化プロセスを選択することが非常に重要です。

2 メタルハードシールボールバルブボール及びバルブシートの硬化方法

現在、金属ハードシールボールバルブの表面に一般的に使用される硬化プロセスには、主に次のものが含まれます。

(1)球の表面上の表面加工(または溶射溶接)超硬合金は、40HRC以上の硬度を有する。球の表面上の超硬合金のサーフェスプロセスは複雑であり、生産効率が低く、大面積の表面化は部品を変形させやすい。現在、球の表面硬化のプロセスはめったに使用されていません。

(2)球の表面は、硬度60~65hrc、厚さ0.07~0.10mmの硬質クロムをメッキする。クロムめっき層は、高い硬度、耐摩耗性、耐食性を有し、表面を長期間明るく保つことができる。プロセスは比較的簡単で、コストは低いです。しかし、硬質クロムコーティングの硬度は、温度が上昇すると内部応力の放出により急速に低下し、その使用温度は427°Cを超えることはできません。また、クロムめっき層の接合力が低く、塗膜が脱落しやすい。

(3)プラズマ窒化は、表面硬度60~65hrc、窒化層厚0.20~0.40mmの球体表面に採用されている。耐食性が低いため、プラズマ窒化硬化プロセスは、強力な化学腐食の分野では使用できません。

(4)球の表面への高速噴霧(HVOF)プロセスは、70〜75hrcの最高硬度、高い凝集強度および0.3〜0.4mmの厚さを有する。超音速噴霧は、球の表面硬化のための主要なプロセス手段である。火力発電所、石油化学システム、石炭化学工業における高粘性流体。硬化プロセスは、主にほこりや固体粒子、強腐食性流体媒体との混合流体に使用されます。

超音速噴霧プロセスは、酸素燃料燃焼が高速気流を生成し、粉末粒子がワークピース表面に衝突し、緻密な表面コーティングを形成するプロセス方法である。衝撃の過程では、粒子速度が速く(500~750m/s)、粒子温度が低い(-3000°C)ため、被加工材表面に衝撃を与えた後、高い接合強度、低気孔率、低酸化物含有量の被膜が得られる。粒子の速度は音速の4倍であり、粒子の音速よりもさらに多い。

HVOFは、0.3〜0.4mmの溶射厚さ、コーティングとワークピース間の機械的接合、高い接合強度(77MPa)およびコーティングの低気孔率(< 1%).="" the="" heating="" temperature="" of="" the="" workpiece="" is="" low="">< 93="" ℃),="" the="" workpiece="" is="" not="" deformed,="" and="" cold="" spraying="" can="" be="" carried="" out.="" when="" spraying,="" the="" powder="" particle="" velocity="" is="" high="" (1370m="" s),="" there="" is="" no="" heat="" affected="" zone,="" the="" composition="" and="" structure="" of="" the="" workpiece="" have="" no="" change,="" and="" the="" coating="" hardness="" is="" high,="" so="" it="" can="" be="">

スプレー溶接は、金属材料の表面に対する溶射プロセスの一種です。粉末(金属粉末、合金粉末、セラミックス粉末)を熱源を介して加熱して溶融または高塑性状態に到達した後、気流によって噴霧し、前処理された被加工材表面に堆積させて被加工材表面(基材)と強固に結合したコーティング(溶接)層を形成する。

溶射溶接および表面硬化プロセスでは、超硬合金およびマトリックスは溶融プロセスを有し、超硬合金およびマトリックスの集合体にホットメルトゾーンが存在する。溶射溶接または超硬合金層の表面化の性能を完全に達成し、加工後の金属接触面としての溶接ホットメルトゾーンを避けるためには、溶射溶接または表面超硬合金の厚さを3mm以上とすることが推奨される。

3 ハードシールボールバルブとバルブシートの接触面の硬度マッチング

金属摺動接触面は一定の硬度差を有する必要があり、さもなければ噛むのが簡単である。実際のアプリケーションでは、バルブボールとバルブシートの硬度差は一般に5〜10hrcであり、ボールバルブはより良い耐用年数を有することができる。ボールの複雑な加工と高い加工コストのために、ボールを損傷や摩耗から保護するために、ボールの硬度は一般にバルブシート表面の硬度よりも高い。

バルブボールとバルブシートとの接触面の硬度マッチングに広く使用されている硬度マッチングには、(1)バルブボールの表面硬度が55HRCで、バルブシートの表面が45hrcの2種類があります。バルブボールの表面には超音速でステライト20合金を噴霧することができ、バルブシートの表面にはステライト12合金を重ね合わせることができます。この硬度マッチングは、金属密封ボールバルブの最も広く使用されている硬度マッチングであり、金属ハードシールボールバルブの従来の摩耗要件を満たすことができます。(2)バルブボールの表面硬度は68hrc、バルブシートの表面は58hrc、バルブボールの表面は超音速で炭化タングステンを噴霧することができ、バルブシートの表面には超音速でstellite20合金を噴霧することができる。この硬度は、高い耐摩耗性と耐用年数で、石炭化学工業の分野で広く使用されています。

外国では、バルブボールとバルブシートの同じ表面硬度とのマッチングが使用されています。バルブボールとバルブシートの表面硬度は、超音速炭化タングステンプロセスを噴霧することにより72hrcを超えています。超高硬度の条件下でも、バルブボールとバルブシートの接触面は噛みつきにくい。しかし、現在のところ、中国では表面硬度が72hrcを超えるバルブボールとバルブシートの成熟した研削プロセスがないため、バルブボールとバルブシートのマッチングを確保することは困難であり、めったに使用されていません。

ハードシールボールバルブボールとバルブシートの硬化に関する4つの注意事項

金属ハードシールボールバルブのボールとバルブシートは、一般的にステンレス鋼または耐腐食性材料で作られています。さもなければ、超硬合金とバルブシート(またはバルブボール)との間の結合層は媒体によって腐食されやすく、超硬合金層は脱落し、ボールバルブの耐用年数に影響を与える。

さらに、異なるバルブシート(またはバルブボール)材料に対して適切な硬化プロセスを選択する必要があります。二相ステンレス鋼材料は、石炭化学工業の分野で広く使用されています。二相ステンレス鋼材料は、良好な耐食疲労性および耐摩耗腐食性を有する。

二相ステンレス鋼は、フェライトとオーステナイトの両方の組織を持つ鋼の一種です。フェライト組織とオーステナイト組織はそれぞれ約50%を占め、二相組織は独立して存在する。その性能は、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の両方の特性によって特徴付けられる。フェライト系ステンレス鋼の特性において、温度が400~500°Cの範囲にあると、長時間の絶縁後に強い脆化が生じてしまう。この現象は一般に475°C脆化と呼ばれます。温度が400~500°Cを超えると、二相ステンレス鋼の特性が破壊されてしまう。

溶射溶接または表面超硬合金プロセスが二相ステンレス鋼に採用されている場合、超硬合金およびマトリックスの溶融プロセス(温度は一般に900°Cより高い)は、二相ステンレス鋼の金属組織を損傷するので、二相ステンレス鋼材料は溶射溶接(またはヒープ溶接)超硬合金硬化プロセスには適していない。二相ステンレス鋼の表面硬化プロセスは、超音速噴霧プロセスに適しています。硬化プロセスは、二相ステンレス鋼のマトリックスの金属組織を損傷しないようにする必要があります。