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HVOF超音速喷涂WC-10Co-4Cr在高压闸阀中的应用

发布时间:2016-10-08

DS系列水封闸阀 阀门广泛应用于石油、化工、冶金、电力、纺织、轻工、机械制造、建筑和国防军工等国民经济各部门,已成为各种流体装置中不可缺少的控制设备。闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门,可接通或截断流体的通道。闸阀通常适用于不需要经常启闭,而且保持闸板全开或全闭的工况。闸阀相比于其它类型的阀门,具有以下优点: (1)流体阻力小; (2)开闭所需外力较小; (3)介质的流向不受限制; (4)全开时,密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小; (5)体形比较简单,铸造工艺性较好。 同时,闸阀在工程应用过程中也存在如下不足之处: (1)外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大; (2)开闭过程中,密封面间有相对摩擦,容易引起擦伤现象; (3)闸阀一般都有两个密封面,给加工、研磨和维修增加困难。 高压闸阀是指,工作介质一般处于常温或高温,压力很高,比如油田采油和注水用阀门等。工作介质一般有气体和液体介质。阀门一般按表1所列标准界定。 本文针对国内外典型的内送粉等离子喷枪的应用现状进行了综述,以期为等离子喷涂从业人员提供一些参考和借鉴。

1 内送粉等离子喷涂枪的应用现状

典型的内送粉等离子喷枪有加拿大NorthwestMettch公司开发的AxialIII,PraxairTAFA公司开发的SG100,它们的结构、特点及应用如下所述。 1.1 AxialIII等离子喷枪 AxialIII是Mettch公司开发的一种等离子喷枪,它采用三阴极、三阳极设计,以便实现轴向送粉,如图5所示。

2 实验结果及讨论

2.1 涂层结合强度 本论文采用 WDW100A 微机控制电子式万能试验机,对涂层的结合强度进行测试,检测标准按国标GB8642-2002执行。实验条件:WDW100A微机控制电子式万能试验机,粘胶:E7胶,位移速度:1.0mm/min,室温:20℃。测试结果见表4。 涂层与基体之间,未见氧化物夹杂,无较明显的空洞,同时基体具有良好的粗糙度,与涂层之间形成了理想的锯齿形咬合,这就保证了涂层与基体之间良好的结合强度。 2.2 涂层硬度 本文对涂层进行磨削、抛光处理后,使涂层的光洁度到达Ra≤1的水平,然后直接对阀板的涂层工作面进行维氏硬度测试,测试压力为300g力。测试方法为:在同一个视场下随机打五个点,得出的五个数值再取平均值,即为试样的硬度值。表5为对两个试样测试的维氏硬度值。由表中数据可知,两个试样的平均硬度HV0.31200以上。由图2可知,涂层的压痕状态良好,压痕处无塌陷,说明涂层较为致密,硬度均匀,同时,沿压痕处无裂纹出现,说明涂层韧性较好。WC-10Co-4Cr涂层良好的致密度、韧性,以及较为均匀的微观硬度,保证了涂层具有优异的耐磨损性能和良好的抗冲击性能。 2.3 涂层耐压密封实验 本文首先采用图像分析技术,对涂层的孔隙率进行了半定量分析。图3为通过JP8000系统喷涂 KF-65粉末所获得的涂层的孔隙率测试结果。本实验随机选取涂层横截面的两个视场进行分析。由图可知,两个视场下的孔隙率分别为1.6%和1.4%,平均孔隙率1.5%。 然后对喷涂后的进行了耐水压密封实验。实验前,将阀板工作面的涂层进行精磨、抛光,然后在水压为100Mpa(超高压)下的耐压试验,加压持续时间为30分钟。加压结束后,实验结果显示,阀板工作面均未出现“出汗”、渗水现象,说明密封效果良好,在100Mpa的水压力下不会出现泄漏现象。 因此,获得孔隙率水平在1.5%左右的涂层,能够满足耐100Mpa以下的水压密封要求。图4为耐水压密封实验装置。 (a)孔隙率 =1.6% (b)孔隙率 =1.4%

3 总结

采用HVOF喷涂工艺,WC-10Co-4Cr粉末喷涂材料,对阀板工作面进行喷涂强化,得出如下结论: (1)涂层的结合强度达到72.63Mpa,涂层与基体之间的结合状态良好; (2)涂层的维氏硬度值(HV0.3)为1257.1,涂层的微观硬度值均匀,涂层致密度、韧性良好; (3)涂层的孔隙率为1.5%左右,通过100Mpa耐水压试验,阀板工作面未出现渗漏现象,说明涂层致密度好,该孔隙率水平下满足高压闸阀的工作需要。 

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