淺議灰水調節閥備件的國產化

      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（*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??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12.8kg/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

      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。現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。