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高壓閥門密封面激光修復案例解析

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高壓閥門密封面激光修復案例解析

發布日期:2018-09-28 16:24 來源:http://www.414323.live 點擊:

目前,全球能源領域各類產業的的建設和發展日益多元化,與之同步變遷的下游產業也不斷調整著格局以適應這一需求。比如,近年來石油產業快速地向內地油田和海上油田轉移的發展趨勢,電力工業由30萬千瓦以下的火電向30萬千瓦以上的火電及水電和核電的發展趨勢......除此之外,節能環保理念如“緊箍咒”般牢牢地套在制造商頭上,促使呼吸閥、蒸汽疏水閥、高壓閥門、減壓閥、快速啟閉閥門、阻火器、過濾器、管道視鏡等產品在加工或者制造技術上不得不作出符合使用需求的改變。閥門的應用遠不止這些,如在城市建設系統中廣泛應用的大量低壓泵閥,輸油、輸氣管道建設中大量使用的平板閘閥和球閥等等。因此,閥門的需求量將非常之大。


閥門的使用工況條件大多數屬磨損較多、腐蝕源集中、需承受較高壓力和溫度等。因此如何提高高溫高壓條件下閥門的耐磨損性、耐腐蝕性、以及高溫強度是一大技術難題。隨著新興技術的涌現,豐富了表面強化技術手段,并各有千秋,如等離子堆焊、等離子噴涂、超音速熱噴涂、激光熔覆、激光淬火等。此處結合激光強化技術成功修復服役于某一火電站的高壓閥門案例做一簡單分析。


修復工作開始之前,工藝員對粉末以及加工工藝進行了初步的摸索。采用中科四象2KW光纖耦合半導體激光器作為光源,800微米光纖芯徑,光斑直徑3mm。采用Co42型號粉末,顆粒大小150-300目,普通碳鋼作為基材。


經過一系列參數的變化,獲得的涂層質量欠佳,在均勻性、涂層厚度均達不到要求。分析發現是由于粉末顆粒過于細小,很容易吸潮,導致在送粉過程中流動性差,發生堵粉等不良現象。于是更換表面涂層鈷基粉末Co42為Co2F,后者的粒度約90-150微米,所具備性能與前者基本一致。


 更換粉末后對比。(a)Co2F;(b)Co42


為了達到涂層的需求厚度,避免裂紋或者孔洞的產生,決定添加過渡層及調整搭接率來解決這一問題,過渡層粉末采用硬度適中的Fe1粉;搭接率由1/3增大至1/2。


 其他參數不變:(a)過渡層Fe1+Co2F,搭接率均1/3;(b)無過渡層,僅單層Co2F,搭接率為1/3;(c)無過渡層,僅單層Co2F,搭接率為1/2。


從圖中可以看出,涂層的表面沒有明顯裂紋和孔洞形成,整體均勻平滑,色澤光亮。經測量,三種涂層的厚度分別為:(a)1.8mm;(b)1.34mm;(c)1.6mm。從此可以看出不論改變搭接率還是添加過渡層都能夠顯著提高涂層的厚度。為保障足夠的加工余量,決定在過渡層采用1/3的搭接率進行熔覆,表層的Co2F涂層采用1/2的搭接率。此外,由于高壓閥門實體較大,快速加熱冷卻過程中的溫度梯度會有較大變化,為避免裂紋的滋生,對高壓閥門進行了預熱、保溫和緩冷。如圖3所示。


由此看出,激光熔覆技術在高壓閥門密封面的強化上具有極大的潛在優勢,在這一領域若形成強化或修復技術標準,對閥門以及激光熔覆技術都是具有很大的意義。通過激光熔覆的方法進行表面的強化或者修復,面對不同的零部件,根據工況條件的需要,整個熔覆的工藝過程中所受到的影響因素比較復雜,除主要參數激光功率、掃描速度、搭接率以及送粉率之外,由于本文中所采用的設備是側向噴嘴送粉,粉末的聚焦點和光斑之間的位置關系對涂層的成形以及粉末的利用率也具有一定的影響,其次所采用的粉末與基材間的互溶比、粉末的粒度、基材的表面加工狀態等,在整個工藝過程中各個因素間的相互作用機制,關系到整個涂層的成形質量。此外,激光器本身的特性也是激光熔覆技術的一大影響因素,出自于不同廠家的同一類型激光器,其加工能力也具有較大的差異性,因此激光熔覆技術在表面加工工程中的應用空間需進一步完善整合,才能有效促進激光產業的規范化發展,并加快激光產業鏈中各個組成部分的突破性發展。


相關標簽:高壓閥門

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