不銹鋼蝶閥作為一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)管路系統(tǒng)通斷及流量控制的部件,已在石油、化工、冶金、水電等許多領(lǐng)域中得到極為廣泛地應(yīng)用。在已公知的蝶閥技術(shù)中,其密封形式多采用密封結(jié)構(gòu),密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結(jié)構(gòu)特征的限制,不適應(yīng)耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業(yè),F(xiàn)有一種比較先進(jìn)的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥,閥體和閥座為連體構(gòu)件,閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上,這種蝶閥與傳統(tǒng)蝶閥相比具有耐高溫,操作輕便,啟閉無(wú)磨擦,關(guān)閉時(shí)隨著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩增大來(lái)補(bǔ)償密封,提高了蝶閥的密封性能及延長(zhǎng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。但是,這種蝶閥在使用過(guò)程中仍然存在以下問(wèn)題:一、由于多層軟硬疊式密封圈固定在閥板上,當(dāng)閥板常開(kāi)狀態(tài)時(shí)介質(zhì)對(duì)其密封面形成正面沖刷,金屬片夾層中的軟密封帶受沖刷后,直接影響密封性能。二、受結(jié)構(gòu)條件的限制該結(jié)構(gòu)不適應(yīng)做通徑DN200以下閥門(mén),原因是閥板整體結(jié)構(gòu)太厚,流阻大。三、因三偏心結(jié)構(gòu)的原理,閥板的密封面與閥座之間的密封是靠傳動(dòng)裝置的力矩使閥板壓向閥座。正流狀態(tài)時(shí),介質(zhì)壓力越高密封擠壓越緊。當(dāng)流道介質(zhì)逆流時(shí)隨著介質(zhì)壓力的增大閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí),密封開(kāi)始泄漏。高性能三偏心雙向硬密封蝶閥,其特征在于:所述閥座密封圈由軟性T形密封環(huán)兩側(cè)多層不銹鋼片組成。閥板與閥座的密封面為斜圓錐結(jié)構(gòu),在閥板斜圓錐表面堆焊耐溫、耐蝕合金材料;固定在調(diào)節(jié)環(huán)壓板之間的 彈簧與壓板上調(diào)節(jié)螺栓裝配一起的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有效地補(bǔ)償了軸套與閥體之間的公差帶及閥桿在介質(zhì)壓力下的彈性變形,解決了閥門(mén)在雙向互換的介質(zhì)輸送過(guò)程中存在的密封問(wèn)題。采用軟性T型兩側(cè)多層不銹鋼片組成密封圈,具有金屬硬密封和軟密封的雙重優(yōu)點(diǎn),無(wú)論在低溫和高溫情況下,均具有零滲漏的密封性能。試驗(yàn)證明池正流狀態(tài)(介質(zhì)流動(dòng)方向與蝶板轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同)時(shí),密封面的壓力是傳動(dòng)裝置的力矩和介質(zhì)壓力對(duì)閥板的作用產(chǎn)生的。正向介質(zhì)壓力增大時(shí)閥板斜圓錐表面與閥座密封面擠壓越緊,密封效果越好。當(dāng)逆流狀態(tài)時(shí),閥板與閥座之間的密封靠驅(qū)動(dòng)裝置的力矩使閥板壓向閥座。隨著反向介質(zhì)壓力的增大,閥板與閥座之間的單位正壓力小于介質(zhì)壓強(qiáng)時(shí),調(diào)節(jié)環(huán)的彈簧在受載后所儲(chǔ)存的變形能補(bǔ)償閥板與閥座密封面的緊壓力起到自動(dòng)補(bǔ)償作用。因此本實(shí)用新型不像現(xiàn)有的技術(shù)那樣,在閥板上安裝軟硬多層密封圈,而是直接安裝在閥體上,在壓板和閥座中間增設(shè)調(diào)節(jié)環(huán)是十分理想的雙向硬密封方式。它將可取代閘閥、截止閥及球形閥本類(lèi)閥門(mén)在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。形式分類(lèi)按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)(1)中心密封蝶閥(2)單偏心密封煤閥(3)雙偏心密封蝶閥(4)三偏心密封跺閥按密封面材質(zhì)分類(lèi)(1)軟密封蝶閥。1)密封副由非金屬軟質(zhì)材料對(duì)非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。2)密封副由金屬硬質(zhì)材料對(duì)非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質(zhì)材料對(duì)金屬硬質(zhì)材料構(gòu)成。按密封形式分類(lèi)(1)強(qiáng)制密封蝶閥1)彈性密封蝶閥。密封比壓由閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥板擠壓閥座,閥座或閥板的彈性產(chǎn)生2)外加轉(zhuǎn)矩密封蝶閥。密封比壓由外加于閥門(mén)軸上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生(2)充壓密封蝶閥。密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產(chǎn)生(3)自動(dòng)密封蝶閥。密封比壓由介質(zhì)壓力自動(dòng)產(chǎn)生。按工作壓力分類(lèi)(1)真空蝶閥。工作壓力低于標(biāo)堆大氣歷的蝶閥。(2)低壓蝶閥。公稱(chēng)壓力PN<1.6MPa的蝶閥。(3)中壓蝶閥。公稱(chēng)壓力PN為2.5--6.4MPa的蝶閥。(4)高壓碟閥。公稱(chēng)壓力PN為10。0--80.0MPa的蝶閥。(5)超高壓蝶閥。公稱(chēng)壓力PN>100MPa的蝶閥。按工作溫度分類(lèi)(1)高溫蝶閥。t>450 C的蝶閥(2)中溫碟閥。120 C<t<450 C的蝶閥(3)常溫蝶閥。一40C<t<;120 C的蝶閥(4)低溫蝶閥。一100<t<一40 C的蝶閥(E)超低溫蝶閥。t<一100 C的蝶閥按連接方式分類(lèi)(1)對(duì)夾式蝶閥(2)法蘭蝶閥(3)支耳式蝶閥(4)焊接式蝶閥優(yōu)缺點(diǎn)不銹鋼蝶閥的優(yōu)缺點(diǎn)1、不銹鋼蝶閥的優(yōu)點(diǎn)1、啟閉方便迅速、省力、流體阻力小,可以經(jīng)常操作。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,重量輕。3、可以運(yùn)送泥漿,在管道口積存液體最少。4、低壓下,可以實(shí)現(xiàn)良好的密封。5、調(diào)節(jié)性能好。不銹鋼蝶閥的缺點(diǎn)1、使用壓力和工作溫度范圍小。2、密封性較差。不銹鋼蝶閥按結(jié)構(gòu)形式可分為偏置板式、垂直板式、斜板式和杠桿式。按密封形式可分為較密封型和硬密封型兩種。軟密封型一般采用橡膠環(huán)密封,硬密封型通常采用金屬環(huán)密封。按連接型式可分為法蘭連接和對(duì)夾式連接;按傳動(dòng)方式可分為手動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)幾種。不銹鋼蝶閥銹蝕原因分析及解決方法不銹鋼蝶閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)金相組織分析、染色試臉、熱處理試臉、SEM等試驗(yàn)分析,找到了材料銹蝕的關(guān)鍵因素是因?yàn)椴牧现醒鼐Ы绲奶蓟镂龀鲂纬韶氥t區(qū),從而造成不不銹鋼蝶閥銹蝕。材質(zhì)為CF8M的不銹鋼蝶閥在使用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后,室溫下組織應(yīng)為奧氏體,耐蝕性能很好。為了分析蝶閥的銹蝕原因,在其上取樣進(jìn)行分析。1、試驗(yàn)方法取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析(判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求)、金相組織檢查、熱處理工藝試驗(yàn)及SEM分析。2、試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1化學(xué)成分化學(xué)成分分析結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)成分。2.2金相分析從出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的蝶閥上切取了金相試樣,經(jīng)磨制拋光后,用三氯化鐵水溶液腐蝕,在Neophot-32金相顯徽鏡上觀察分析,其金相組織由奧氏體與另一種析出物組成。從理論上講奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后,應(yīng)得到均一奧氏體組織。組織中出現(xiàn)的另一析出物究竟是何組織,有兩種判斷:一是σ相,另一種是碳化物。σ相與碳化物形成的條件不同,但都具有一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是造成奧氏體不銹鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感性。首先采用了雜色法進(jìn)行σ相的鑒別。采用堿性赤血鹽水溶液(赤血鹽10g+氫氧化鉀10g+水100ml),試樣在該試劑中煮沸2~4min后,鐵素體呈黃色,碳化物被腐蝕,奧氏體呈光亮色,σ相由褐色變?yōu)楹谏。用上述方法將從蝶閥上切取的試樣在堿性赤血鹽水溶液中煮沸4min后,在顯徽鏡下觀察,析出物保持了原形貌,未發(fā)現(xiàn)明顯變化。因此決定采用熱處理的方法進(jìn)一步試臉?lè)治觥?.3熱處理試驗(yàn)分析。相是一種鐵鉻原子比例大致相等的金屬間化合物;瘜W(xué)成分、鐵素體、冷變形、溫變都不同程度地對(duì)σ相形成產(chǎn)生影響。采用染色法試驗(yàn),在顯微鏡下觀察析出相變化不明顯,故采用了熱處理的方法來(lái)鑒別σ相。有關(guān)資料介紹,σ相通常是在500~800℃長(zhǎng)期時(shí)效中形成的。這是因?yàn)檩^高的溫度下時(shí)效有利于鉻的擴(kuò)散。再高溫度加熱σ相將開(kāi)始溶解,溶解完畢至少要在920℃以上。在高于σ相的穩(wěn)定溫度加熱可使之消除。形成σ相所需時(shí)間雖然很長(zhǎng),但消除σ相一般只要短時(shí)間加熱即可。根據(jù)這一理論,制定了熱處理工藝,觀察組織中的析出相是否可以消除。將從蝶閥上切取的試樣加熱到940℃,保溫30min,然后在Neophot-32金相顯微鏡上觀察分析。經(jīng)熱處理后的試樣中的析出相沒(méi)有消除,并保持原形貌,由此證明了該組織中的析出相有可能不是σ相。2.3SEM分析有時(shí)鋼中出現(xiàn)的相,采用任何染色的方法均無(wú)法辨別其頗色,可采用SEM的分析方法來(lái)鑒別。因?yàn)橐阎蚁酁殍F與鉻的化合物,含鉻量為42%~48%,通過(guò)EDS定性和定量分析測(cè)出未知相的組成元素及其含量,從而確定未知相。EDS分析結(jié)果表明,析出物的含鉻量為33.6%,明顯高于基體中的Cr含量16.3%,而σ相的含鉻量是42%~48%,因而否認(rèn)析出相為σ相。綜合染色試臉、熱處理試驗(yàn)的結(jié)果,認(rèn)為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是σ相。經(jīng)SEM觀察析出相為一種共晶組織,是以鉻為主的碳化物。不銹鋼蝶閥的材料為鎳鉻奧氏體不銹鋼,這種材料一般都在固溶狀態(tài)下使用。在室溫狀態(tài)下,其組織為奧氏體,奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質(zhì)中特別是大氣中具有良好的抗腐蝕能力。對(duì)不銹鋼蝶閥銹蝕的原因分析如下:①綜合上述各項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果,可判定蝶閥材料組織中析出相不是σ相,故蝶閥的銹蝕現(xiàn)象不是由σ相引起的。②通過(guò)SEM觀察,確認(rèn)蝶閥的組織中析出相是以鉻為主的碳化物,這種共晶組織沿晶界分布。EDS分析結(jié)果表明這種分布在晶界上的碳化物鉻含量明顯高于基體。這種碳化物是M23C6型。隨碳化物的析出,又得不到鉻的擴(kuò)散補(bǔ)充時(shí),以碳化鉻的形式沿奧氏體晶界析出,在碳化物周?chē)纬韶氥t區(qū),從而奧氏體不銹鋼晶界易被腐蝕。所以沿晶界析出的碳化物是造成蝶閥銹蝕的主要原因。③經(jīng)固溶處理后的奧氏體不銹鋼,由于在高溫加熱時(shí)大部分碳化物被溶解,奧氏體中飽和了大量的碳與鉻,并因隨后的快速冷卻而固定下來(lái),使材料有很商的耐腐蝕性。因此應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝,固溶處理時(shí)將工件加熱至高退,使碳化物充分溶解,然后迅速冷卻,得到均一奧氏休組織。固溶處理后,如果采用緩慢冷卻,在冷卻過(guò)程中碳化鉻將沿晶界析出,從而導(dǎo)致材料耐腐蝕性能降低。
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