多功能超音速火焰喷涂技术应用在三通球阀阀芯上

由于密封结构上的改变，以硬密封取代软密封，金属硬密封三通球阀大大提高了密封压力，使用温度和使用寿命。金属硬密封球阀适用的介质范围广，通过选用不同的材质，可分别适用于水、蒸气、油品、硝酸、醋酸、尿素等多种介质，在燃气和石油化工中应用相当广泛，而且，通过结构上的优化设计， 还可以实现无摩擦和低扭矩启闭。按结构的不同，金属硬密封三通球阀主要由阀座和球形阀芯组成。金属硬密封球阀一般使用碳钢或不锈钢材质，由于材质本身的限制，在一些特殊工况下难以满足使用要求，特别是石油化工中的强腐蚀和强磨损工作环境。三通球阀的失效方式主要是冲蚀磨损，若采用表面强化技术对阀芯进行表面改性，提高阀芯耐冲蚀性能，将进一步提高金属硬密封三通球阀的使用寿命和使用可靠性。超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel Spray)具有很高的焰流速度和相对较低的焰流温度，特别适宜于制备性能优异的碳化物金属陶瓷涂层，结合强度高，孔隙率低，硬度高，耐磨耐蚀性能好，有很好的机械力学和耐磨耐蚀性能，工艺上特别适宜于球类、轴杆类零部件。我公司技术人员采用自行研制的多功能超音速火焰喷涂技术对阀芯进行表面强化处理，并对涂层的性能和喷涂后的球阀寿命进行测试。

图1 HVO/AF超音速火焰喷涂系统原理图

多功能超音速火焰喷涂系统如图1所示。其基本原理是：利用煤油为燃料，氧气和压缩空气为助燃剂，控制系统将煤油和助燃剂(氧气、压缩空气、氧气与压缩空气混合气)以一定的压力和流量输送到喷枪，经高性能雾化喷嘴雾化混合成液雾后喷入喷枪燃烧室，液雾经火花塞点火燃烧后形成高温高压的燃气，拉伐尔喷嘴将其加速到超音速。送粉系统将喷涂粉末从拉代尔喷嘴的低压区送入超音速射流，经射流加温加速后从喷枪喷出，高速喷向工件表面沉积形成涂层。由于多功能超音速火焰喷涂技术可以使用氧气和压缩空气两种助燃剂，同时具备HVOF和HVAF的功能，焰流的速度和温度在大范围内连续可调，所以也称为HVO/AF技术。