メタルシールボールバルブ硬化処理

Ⅰ．概要

火力発電所、石油化学システム、石炭化学工業の高粘度流体、粉塵や固体粒子の混合流体、腐食性の高い流体では、ボールバルブは金属製ハードシールボールバルブを使用する必要があるため、適切な金属製ハードシールボールバルブを選択してください。ボールバルブ。ボールバルブのボールとシートの硬化処理は非常に重要です。

Ⅱ．金属製ハードシールボールバルブのボールとシートの硬化方法

現在、金属ハードシールボールバルブボールの表面に一般的に使用されている硬化プロセスには、主に次のものが含まれます。

（1）球の表面に超硬合金の表面仕上げ（またはスプレー溶接）を行い、硬度は40HRC以上に達する可能性があり、球の表面に超硬合金の表面仕上げプロセスは複雑で、生産効率が低く、大面積です。肉盛溶接は部品が変形しやすいためです。ケースハードニングのプロセスはそれほど頻繁には使用されません。

(2) 球の表面は硬質クロムメッキされており、硬度は 60 ～ 65HRC に達し、厚さは 0.07 ～ 0.10 mm です。クロムメッキ層は硬度、耐摩耗性、耐食性が高く、表面の輝きを長期間保つことができます。プロセスは比較的簡単で、コストも低めです。ただし、硬質クロムめっきは温度が上昇すると内部応力の解放により硬度が急激に低下するため、使用温度は427℃を超えることはできません。また、クロムメッキ層の結合力が低く、メッキ層が剥離しやすい。

(3) 球の表面はプラズマ窒化処理を採用し、表面硬度は 60 ～ 65HRC に達し、窒化層の厚さは 0.20 ～ 0.40 mm です。プラズマ窒化処理硬化処理は耐食性が低いため、化学的に強い腐食の分野では使用できません。

(4) 球の表面の超音波溶射 (HVOF) プロセスは、最大 70 ～ 75 HRC の硬度、高い凝集強度、および 0.3 ～ 0.4 mm の厚さを備えています。HVOF 溶射は球体の表面硬化の主な処理方法です。この硬化プロセスは、火力発電所、石油化学システム、石炭化学工業の高粘度流体、粉塵や固体粒子を含む混合流体、腐食性の高い流体で主に使用されます。

超音波スプレープロセスは、酸素燃料の燃焼により高速気流を生成し、粉末粒子を加速して部品の表面に衝突させ、緻密な表面コーティングを形成するプロセス方法です。衝撃プロセス中、速い粒子速度 (500 ～ 750 m/s) と低い粒子温度 (-3000°C) により、部品の表面に衝突した後に高い結合強度、低い気孔率、および低い酸化物含有量が得られます。 。コーティング。HVOFの特徴は、合金粉末粒子の速度が音速を超え、さらに音速の2～3倍、空気速度が音速の4倍であることです。

HVOF は新しい加工技術で、スプレーの厚さは 0.3 ～ 0.4 mm、コーティングとコンポーネントは機械的に結合され、結合強度は高く (77MPa)、コーティングの気孔率は低くなります (<1%)。このプロセスでは部品の加熱温度が低く (93°C 未満)、部品は変形せず、コールド スプレーが可能です。溶射時の粉末粒子速度は高く（1370m/s）、熱影響部がなく、部品の組成や構造が変化せず、コーティング硬度が高く、機械加工が可能です。

溶射溶接は金属材料の表面に溶射処理を施す加工です。粉末（金属粉末、合金粉末、セラミック粉末）を熱源により溶融状態または高塑性状態に加熱し、空気流により噴霧し、前処理部品の表面に堆積させて層を形成します。部品の表面。（母材）と強固なコーティング（溶接）層を組み合わせたものです。

スプレー溶接および表面硬化プロセスでは、超硬合金と基材の両方が溶融プロセスを経て、超硬合金と基材が接触する場所にホットメルトゾーンが存在します。この領域は金属接触面です。超硬合金の厚さはスプレー溶接または表面仕上げにより3mm以上とすることを推奨します。

Ⅲ． ハードシールボールバルブのボールとシートの接触面の硬さ

金属の摺動面にはある程度の硬度差がないと焼き付きが発生しやすくなります。実際の用途では、バルブボールとバルブシートの硬度差は一般に5〜10HRCであり、ボールバルブの寿命を長くすることができます。球体の加工が複雑で加工コストが高いため、球体を損傷や磨耗から保護するために、一般に球体の硬度はバルブシート表面の硬度よりも高くなります。

バルブボールとバルブシートの接触面硬さは2種類の硬さの組み合わせが広く使われています。 ①バルブボールの表面硬さは55HRC、バルブシートの表面硬さは45HRCです。合金、この硬度の一致は、金属シールされたボールバルブに最も広く使用されている硬度の一致であり、金属シールされたボールバルブの従来の摩耗要件を満たすことができます。②バルブボールの表面硬度は68HRC、バルブシートの表面硬度は58HRCで、バルブボールの表面には超音波タングステンカーバイドの溶射が可能です。ステライト20合金を超音波溶射によりバルブシートの表面に形成することができます。この硬度は石炭化学産業で広く使用されており、高い耐摩耗性と耐用年数を備えています。

Ⅳ．エピローグ

金属製ハードシールボールバルブのバルブボールとバルブシートは合理的な硬化プロセスを採用しており、金属製ハードシールバルブの耐用年数と性能を直接決定することができ、合理的な硬化プロセスにより製造コストを削減できます。