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          專業調節閥_專業球閥_專業蝶閥_武漢漢德閥門股份有限公司

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          淺議灰水調節閥備件的國產化

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          發表于 2019-1-31 10:27:30 |只看該作者 |倒序瀏覽
          摘  要:通過對灰水調節閥的運行分析,結合調節閥拆檢情況,詳細說明了調節閥備件的國產化改進過程。
                         
          關鍵字:灰水調節閥 國產化 碳化鎢
                         
                               灰水調節閥是德士古煤化工生產氣化裝置上的關鍵設備。1998年之前,我國還無類似產品,該類產品及備件為國外公司所壟斷,使用的設備大部分為Fisher、Masoneilan、K∝M公司制造。
                1 灰水調節閥的特點  
                灰水調節閥的特點是介質復雜(三相流:固、液、汽)、壓降大(最大可達4.2MPa),對閥內件沖刷嚴重,使用壽命較短。由于產品的特殊性,進口整閥及備件價格昂貴,造成生產成本的升高,所以,該設備的國產化在德士古煤化工生產中顯得尤為重要。
                2 產品的國產化方案
                目前國產化方案主要有以下兩種:測繪加工和測繪后根據使用情況然后進行改進生產。
                2.1 測繪加工
                2.1.1 閥芯閥座結構
                以我公司所用Masoneilan公司生產的灰水調節閥為例,調節閥閥芯、閥座的典型結構如圖l、圖2所示,屬典型單座調節閥,但從閥座的結構特點來看,閥座的的擴散段類似氣蝕文氏管形狀,從測繪數據中也可以看到:擴散段的擴散角、長度、口徑比滿足氣蝕文氏管條件。所以,確切地講,該類調節閥屬于可調氣蝕文氏管調節閥。
                2.1.2 閥的材料選擇

                根據以上分析,承做方就可以測繪生產了,生產的關鍵是閥芯、閥座的碳化鎢部分,經過取樣分析,主要成分是碳化鎢(約占92%)及鈷(約占8%),比重約為12.8 kg/cm3,硬度HRC≈60,同比國內牌號相當于YG硬質合金系列,考慮到產品須耐沖刷、抗一定的腐蝕,選用YG—8硬質合金。
                2.1.3 國產化備件與原備件使用情況對比
                加工好的備件上線使用,以檢驗該國產化方案的可行性。表1是實際使用情況和原備件的比較。
                2.1.4 使用情況分析
                從使用情況可以知道,原備件的有效使用周期為半年,國產化備件的有效使用周期為5個月,有一定的可比性,但在上線運行過程中均存在以下幾個重要問題:
                (1)碳化鎢的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
                (2)閥頭和閥桿的連接方式引起的閥頭脫落和斷裂。
                (3)閥座擴散段的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
                圖3、圖4是兩種備件的破壞模式圖。
          表1 灰水調節閥使用情況對比

          原備件
          國產化備件
          1個月
          調節閥運行穩定、無異常
          調節閥運行穩定、無異常
          2個月
          調節閥運行穩定、無異常
          調節閥運行穩定、無異常
          3個月
          調節閥運行穩定,備件碳化鎢零件
          出現一定沖蝕
          調節閥運行穩定,備件碳化鎢零件
          出現一定沖蝕
          4個月
          調節閥運行異常,閥頭脫落或斷裂,備件碳化
          鎢零件出現比較明顯的沖蝕,閥座擴散段處出
          現明顯沖刷
          調節閥運行異常,閥頭脫落或斷裂,備件碳化鎢
          零件出現比較嚴重的沖蝕,閥座擴散段處出現明
          顯沖刷
          5個月
          將脫落的閥頭用銅焊接和閥桿焊接,解決閥頭
          脫落問題后繼續使用,調節閥運行較為穩定,
          但碳化鎢零件出現嚴重的沖蝕,閥座擴散段處
          出現嚴重沖刷,但調節閥還能勉強使用。
          將脫落的閥頭用銅焊接和閥桿焊接后繼續使用,
          調節閥運行幾天后異常,碳化鎢零件和閥座擴散
          段處出現嚴重沖蝕。
          6個月
          調節閥不能穩定運行,碳化鎢零件和閥座擴散
          段處出現嚴重沖蝕,需要更換備件。
            

                2.2 對國產化方案的改進
                從以往原備件和國產化備件的使用經歷來看,要想使備件滿足實際上線的使用要求(即保證滿足上線使用一個大修周期),就必須著手解決以下幾個方面問題:
                1)碳化鎢的耐沖蝕能力。
                2)閥頭和閥桿的連接方式。
                3)閥座擴散段的耐沖蝕能力。
                2.2.1 碳化鎢耐沖蝕能力的解決方案

                通過原備件碳化鎢部分的取樣理化分析,主要成分是碳化鎢(約占92%)及鈷(約占8%),比重約為12.8kg/cm3,硬度HRC≈60,同比國內牌號相當于YG硬質合金系列,該種碳化鎢耐沖刷能力一般,但韌性較好,要提高它的耐沖刷能力,就要相應提高它的硬度,提高硬度的途徑有兩條:減少合金中鈷的含量和提高模壓過程中的液壓機壓力。但減小鈷含量對碳化鎢的韌性是致命的,必須采用其他辦法來解決碳化鎢的韌性問題,承做方采用的方法是對碳化鎢粉末進行篩選,將當量直徑控制在10μm以下,提高在模壓過程中分子間結合力,提高碳化鎢零件的整體力學性能。
                2.2.2閥頭和閥桿的連接方式
                原備件解決閥頭脫落和斷裂的辦法是閥頭和閥桿用銅焊連接,但對改進后的碳化鎢采用此方法存在一定問題。由于改進后的碳化鎢中鈷含量少,焊接性能變差,且和閥桿的熱膨脹系數差異太大,易產生裂紋,所以不采取焊接方法,F閥頭和閥桿的連接方式采用螺紋連接加銷釘的辦法來解決,即將閥頭擰入閥桿后用電火花或激光打出銷釘孔,銷入銷釘后再將銷釘同閥桿焊接,以解決閥頭脫落和斷裂問題。連接結構如圖5。
                2.2.3 閥座擴散段的耐沖蝕能力
                該類調節閥屬于可調氣蝕文氏管調節閥,基于可調氣蝕文氏管的工作特點,一般要求H/D不小于2,原備件的H/D約為1.5,出口流體仍然處于恢復區,加上實際流體是固、液、汽三相流,故改進后的閥座碳化鎢部分的H/D大于2,如圖 6所示。
              由于閥座的擴散段部分也存在嚴重沖蝕,改進后的閥座在擴散段上同樣嵌人耐沖刷材料,以保護基體材料,這種材料可選9Cr18、GH4169、17—4PH等。結構形式如圖7。
                3 結論
                經過對原備件的分析改進,改進后的國產化備件解決了原備件的3大問題,即:
                (1)碳化鎢的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
                (2)閥頭和閥桿的連接方式引起的閥頭脫落和斷裂。
                (3)閥座擴散段的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。





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