超音速火焰喷涂加工工艺在化工行业动密封环上的应用分路器
超音速火焰喷涂加工工艺在化工行业动密封环上的应用
超音速火焰喷涂加工工艺在化工行业动密封环上的应用 2011: 哈尔滨焊接技术培训中心(150046) 俞韶华 钱 强哈尔滨四达热喷涂技术有限责任公司(150046) 汤常英 王增艳大庆石化总厂腈纶厂(163714) 冉广良 APPLICATION OF HIGH VELOCITY OXY-FUEL (HVOF) SPRAYING PROCESS TO MOVING SEALING RING IN CHEMICAL INDUSTRYHarbin Welding Training Institute Yu Shaohua, Qian QiangHarbin Star Thermal Spray Technology Co. Ltd. Tang Changying, Wang ZengyanAcrylic Fiber Plant of Daqing Petroleum & Chemical Company Ran GuangliangAbstract In this paper, the service condition of moving sealing ring in chemical industry is analyzed. By the test and analysis of HVOF process used for seal surface, the result shows it can improve the quality and service life of the product, and assure the safety and reliable operation of the production device, and the application prospects is very bright. Key words: HVOF flame spraying, property, process, application0 前 言 国内某大型化工企业使用的反应装置中,含有酸、碱、沥青油等工作介质,使用工作压力达1 500 N/mm2,工作温度为400~500℃。在反应装置中,根据需要使用了不同尺寸各种动密封环。作为密封元件,其尺寸精度,表面光洁度,表面耐磨性能要求很高。由于工作条件恶劣,该动密封环寿命很短,采用表面加工工艺提高其使用寿命就成为一个迫在眉睫的问题。我们原考虑采用陶瓷涂层,经使用考核证明,在该种工作条件下,陶瓷材料的耐蚀性能极佳,但耐磨损性能仍不能满足使用要求,使用了约2个月后即发生泄漏,严重影响了装置的正常工作。通过试验我们采用超音速火焰喷涂硬质合金涂层对动密封表面进行喷涂加工,经半年多来的运行考核,该种动密封环仍在装置上正常使用。1 技术方案的选择 超音速火焰喷涂技术(HVOF)产生于20世纪90年代,由于该种方法具有较高的气体流速(>1 500 m/s)和较低的火焰温度,在喷涂过程中可以生成非常致密、孔隙率<1%、结合强度高达70 MPa以上的涂层,同时有效地防止WC中W和C的分解,所以涂层硬度很高。根据不同材料其显微硬度可达HV300 1 100~1 400,特别适用于硬质合金类材料的喷涂,为此我们确定采用超音速火焰喷涂工艺对动密封环进行喷涂加工,其工艺过程见图1。 2 喷涂材料的选择 超音速喷涂的硬质合金材料按其成分划分主要是WC/Co 83/17、WC/Co 88/12、WC/Ni 83/17、WC/Ni 88/12类材料,按其产地可分为国产粉、进口粉。经过多方面筛选,我们确定选用德国DURUM公司的DURMAT102材料,该种材料是采用烧结破碎而成,超音速火焰喷涂专用材料,粉末颗粒成球状,粒度分布均匀,流动性极佳,再配以高精度送粉装置,能够精确控制送粉量,保证工艺过程的稳定。3 喷涂设备的选用 喷涂设备我们选用的是德国GTV公司生产的HVOF-MF-TOP-GUN-2000型等离子-超音速喷涂设备,该套设备由操作控制台、喷枪、气体控制系统、送粉系统、冷却系统、电源等部分构成,既可以等离子方法喷涂陶瓷等高熔点材料,又可以超音速方法喷涂WC/Co、WC/Ni等金属陶瓷,其燃料既可以使用煤油,又可以使用乙炔、丙烷等燃气。操作系统使用的是德国西门子公司微处理器,通过高质量的气体质量流量计对喷涂所用各种气体的流量和压力进行自动调节,精确控制喷涂过程的相关工艺参数,可以形成质量优异的涂层。4 涂层性能测试4.1 涂层结合强度测试 结合强度测试是按GB8642—88标准进行,共制作10件试样,试块之间的连接采用E7胶进行粘结,然后进行拉伸试验,其测定结果见表1。 断裂大多发生在胶与试件连接表面上,证明超音速涂层与基体的结合强度远高于胶与基体的结合强度(70 MPa),达到了使用要求。4.2 涂层显微硬度测试采用同一材料和同样操作工艺喷涂二块试板,每一试板上分别测试5点,测定结果见表2。10点平均值HV3001 370。 4.3 涂层及过渡区组织状态测试 把进行涂层硬度测试所用试件的侧面进行磨削加工,抛光后,拍摄金相组织照片见图2。 通过涂层的金相照片,我们可以看到涂层致密、均匀,与基体结合良好,无任何微观裂纹、夹杂等缺陷。 5 动密封环的加工工艺过程 根据前述试验、检验
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