金屬硬密（mì）封球閥特（tè）點概述（shù）

金屬硬密封球閥的密封副（即閥座密封麵與球體密封麵）材料配（pèi）對為（wéi）金屬對金屬的球閥。廣泛（fàn）用於高溫高壓、帶粉塵及固體顆粒狀（zhuàng）的混合流（liú）體。密封圈及閥座是金屬麵，相比PTFE閥座的密封更耐磨及耐高溫。

1 概述

     在火力發電廠（chǎng）、石油化（huà）工係統、煤化工領域的（de）高（gāo）粘性流（liú）體、帶粉塵及固體顆粒（lì）狀的混合流體、強腐蝕的流體等介質（zhì）中，球閥需要選用金屬硬密封球閥（fá），所以選用合適的金屬硬（yìng）密封（fēng）球閥閥球和閥座的硬化工藝十分重要。

2 金（jīn）屬硬密封球閥閥球和閥座的硬化方（fāng）式

      目前金屬硬密封球閥球體表麵常用的（de）硬化工藝主要（yào）有以下幾種：

    （1）球體（tǐ）表麵堆焊（或噴焊）硬質合金，硬度可（kě）達40HRC以（yǐ）上，球體表麵堆焊硬質合金工藝複雜，生產效率低，且（qiě）大麵（miàn）積（jī）堆焊易使零件產（chǎn）生變形，目前對球體表麵硬化的工藝使用較少。

    （2）球體表麵鍍硬鉻，硬度可達60～65HRC，厚度0.07～0.10mm，鍍鉻層（céng）硬度高（gāo）、耐磨、耐蝕並能長期（qī）保持表麵光亮，工藝（yì）相對簡單，成本較低。但硬鉻鍍層的（de）硬度在（zài）溫度升（shēng）高時會因其內應力的釋放而迅（xùn）速降低，其工作溫度不能高於（yú）427℃。另外鍍鉻層結（jié）合力低，鍍層易發生脫落。

   （3）球體表麵采用等離子氮化，表麵硬度可達60～65HRC，氮化（huà）層厚度0.20～0.40mm，等離（lí）子氮化處理硬化工藝由於耐腐蝕（shí）性較差，不能在化工強腐蝕等領域使用。

  （4）球體表麵超音速噴塗（HVOF）工藝，硬（yìng）度最高可達70～75HRC，集合強度高，厚度0.3～0.4mm，超音速噴塗是球體表麵（miàn）硬化主要（yào）工藝手段。在火力發（fā）電廠、石油化工（gōng）係統（tǒng）、煤化工領域的高粘（zhān）性流（liú）體；帶粉塵及固（gù）體（tǐ）顆粒（lì）狀的混合流體、強腐蝕的流體介質中大部分使用該硬化工藝。

超音速噴塗工藝是氧燃料燃燒產生高（gāo）速氣流加速（sù）粉末粒子撞擊工件表麵，形成致（zhì）密表麵塗（tú）層的一種工藝方法。在撞擊過（guò）程中，由於粒子（zǐ）的（de）速度較快（500～750m/s）且粒子（zǐ）溫（wēn）度較低（-3000℃），因此（cǐ）撞擊工件表麵（miàn）後，可以（yǐ）獲得高結（jié）合強度、低空隙率、低氧化物含量的塗層。HVOF的特（tè）點是合（hé）金粉末粒子速度超過音（yīn）速，甚至是音速的2～3倍，氣流速度是音速的4倍。

    HVOF是一種新的加工工藝，噴塗厚度0.3～0.4mm，塗層與工件之間是機械結合，結（jié）合強度高（gāo）（77MPa），塗層孔隙率低（＜1%）。該工（gōng）藝（yì）對工件加熱溫度低（＜93℃），工件不變形，可進行冷噴塗。噴塗時，粉（fěn）末粒子速度高（1370m/s），無熱影響區，工件的成分和組織無變化，塗層硬度高，可進行機加（jiā）工。

    噴焊是（shì）一種金屬材料表麵熱噴塗處理工藝。它是通過熱源將（jiāng）粉末（金（jīn）屬粉末、合金粉末（mò）、陶瓷粉末（mò）均可）加熱到（dào）熔融或達（dá）到高塑性狀態後，依靠（kào）氣流將其噴射（shè），沉積到預先處理過的工件表麵上，形成（chéng）一（yī）層與工件表（biǎo）麵（基材）結合牢固的塗（焊）層。

噴焊和堆焊硬化工藝中硬質合金與基體均具有熔融過程，硬質合金與基體集合處有熱（rè）融（róng）區，為完全達到噴焊或堆焊硬質合金層性能，避免加工後焊接熱融（róng）區為金屬接觸麵，建議噴焊或堆焊硬質合金厚度（dù）需要（yào）大於3mm以上。

3 硬（yìng）密封球閥閥球和閥座接觸麵的硬度配合

     金屬滑動（dòng）接觸麵（miàn）需具有一定（dìng）的硬度差，否則容易發生咬死現象。在實際運用中，一般（bān）閥球和閥座的硬度差在5～10HRC，該硬度差使球閥能具有較好使用壽命。由於球體加工複雜，加工（gōng）成本高，為保護球體不易受到損壞和磨損，一般選擇球體的硬度高於閥座表麵的（de）硬度。

     閥（fá）球和閥座接觸表麵硬度配合使用比較廣泛的有兩種硬度配合：①閥球表麵硬度55HRC，閥座（zuò）表麵45HRC，閥球表麵可采用（yòng）超音速噴塗Stellite20合金，閥座表麵可采用堆焊（hàn）Stellite12合金，該硬度配合是金屬密封球閥使用最廣（guǎng）範的硬度配合，能滿足金（jīn）屬硬密封球閥常規磨損要（yào）求；②閥球表麵硬度68HRC，閥座表麵58HRC，閥球表麵（miàn）可采（cǎi）用超音速噴塗碳化鎢，閥座（zuò）表麵可采用超音速噴塗Stellite20合（hé）金，該硬度（dù）配合廣泛使用與煤化工領域（yù），具有較高的耐磨性和使用壽命。

     在國（guó）外有使用閥球和閥座（zuò）表麵硬度相同的配合，閥球和閥座表麵均采用超音（yīn）速噴塗（tú）碳化鎢工藝，表麵硬度均大於72HRC，即（jí）使在超高硬度情況下（xià），閥球和閥座接觸表麵也不易發生咬（yǎo）死，但目前國內閥球製作表麵硬度大於72HRC的閥球、閥座沒有成熟的研（yán）磨（mó）工藝，很難保證閥球和閥座的配合，使用較少。

4 硬密封球閥閥球和（hé）閥座硬化注意問題

     金屬硬密封球閥閥球和閥座材料一般都選擇不鏽鋼或耐（nài）腐（fǔ）蝕材料，否則（zé）硬質合金與閥座（或（huò）閥球）結合（hé）層容易被介質（zhì）腐蝕，發生（shēng）硬質合金層脫（tuō）落，影響球閥壽命。

     另外針對不同的閥座（或閥球）材料應選擇合適的硬化工藝，在（zài）煤（méi）化工領（lǐng）域中雙相不鏽鋼材（cái）料被廣（guǎng）泛使用，雙相不鏽鋼材（cái）料具有良好的耐腐（fǔ）蝕疲（pí）勞和（hé）磨損腐（fǔ）蝕性能（néng）。

     雙（shuāng）相不鏽鋼（gāng）材（cái）料是一種既具有鐵素體又具有奧氏體組織結構的鋼種，鐵素體和奧氏體組織結構各占約50%，且二相組織（zhī）是獨立（lì）存在的，其性（xìng）能特點是兼有奧氏（shì）體不（bú）鏽鋼和鐵素體不鏽鋼的特性。在鐵素體不鏽鋼特性中，當溫（wēn）度在400～500℃範圍內，長時間保溫會（huì）產生強烈的脆化，這種現象一般稱為475℃脆化；溫度超過400～500℃時，雙相不鏽鋼性能會被破壞（huài）。

     雙相不鏽鋼材料若采用噴焊或堆焊硬質合金工藝方法，該工藝硬質合金和基體發生融溶過程（溫度一（yī）般均大於900℃），會破壞雙相不鏽鋼材料的金相組織，故雙相不鏽鋼材料不適合（hé）用（yòng）噴焊（或（huò）堆（duī）焊）硬質合金的硬化工藝。雙相不鏽鋼材料表（biǎo）麵硬化（huà）工藝適合（hé）使用超音速噴塗工藝（yì），硬化工藝必（bì）須保證不能對（duì）雙相不鏽鋼材料基體金相組織產生破壞。

5  結語

     金（jīn）屬硬密封（fēng）球閥的閥球和閥座采用合理的硬化工藝，可提高直接決定金屬硬密封閥門的使（shǐ）用壽命和（hé）使用性能，合理的硬化（huà）工藝能降低製造成本。隨著新技術（shù）的不斷出現，必定會有更多的硬（yìng）化處理工藝，金屬硬密封閥門的硬化工藝和硬度配合是個非常複雜的問題，因此在（zài）對硬密封閥門設計、材（cái）料選擇（zé）、硬化工藝和硬度配合，應（yīng）給予（yǔ）充分的重視。