多功能超音速火焰噴涂技術應用在三通球閥閥芯上

由于密封結構上的改變，以硬密封取代軟密封，金屬硬密封三通球閥大大提高了密封壓力，使用溫度和使用壽命。金屬硬密封球閥適用的介質范圍廣，通過選用不同的材質，可分別適用于水、蒸氣、油品、硝酸、醋酸、尿素等多種介質，在燃氣和石油化工中應用相當廣泛，而且，通過結構上的優化設計， 還可以實現無摩擦和低扭矩啟閉。按結構的不同，金屬硬密封三通球閥主要由閥座和球形閥芯組成。金屬硬密封球閥一般使用碳鋼或不銹鋼材質，由于材質本身的限制，在一些特殊工況下難以滿足使用要求，特別是石油化工中的強腐蝕和強磨損工作環境。三通球閥的失效方式主要是沖蝕磨損，若采用表面強化技術對閥芯進行表面改性，提高閥芯耐沖蝕性能，將進一步提高金屬硬密封三通球閥的使用壽命和使用可靠性。超音速火焰噴涂(High Velocity Oxygen Fuel Spray)具有很高的焰流速度和相對較低的焰流溫度，特別適宜于制備性能優異的碳化物金屬陶瓷涂層，結合強度高，孔隙率低，硬度高，耐磨耐蝕性能好，有很好的機械力學和耐磨耐蝕性能，工藝上特別適宜于球類、軸桿類零部件。我公司技術人員采用自行研制的多功能超音速火焰噴涂技術對閥芯進行表面強化處理，并對涂層的性能和噴涂后的球閥壽命進行測試。

圖1 HVO/AF超音速火焰噴涂系統原理圖

多功能超音速火焰噴涂系統如圖1所示。其基本原理是：利用煤油為燃料，氧氣和壓縮空氣為助燃劑，控制系統將煤油和助燃劑(氧氣、壓縮空氣、氧氣與壓縮空氣混合氣)以一定的壓力和流量輸送到噴槍，經高性能霧化噴嘴霧化混合成液霧后噴入噴槍燃燒室，液霧經火花塞點火燃燒后形成高溫高壓的燃氣，拉伐爾噴嘴將其加速到超音速。送粉系統將噴涂粉末從拉代爾噴嘴的低壓區送入超音速射流，經射流加溫加速后從噴槍噴出，高速噴向工件表面沉積形成涂層。由于多功能超音速火焰噴涂技術可以使用氧氣和壓縮空氣兩種助燃劑，同時具備HVOF和HVAF的功能，焰流的速度和溫度在大范圍內連續可調，所以也稱為HVO/AF技術。