不同基体材料阀门表面等离子堆焊Co106F粉末

采用等离子堆焊技术在基体材料为304不锈钢、F51双相不锈钢、A105碳钢的阀门表面堆焊了Co106F粉末。采用金相检验、线扫描分析、硬度测试等方法对3种基体材料阀门表面的堆焊层进行分析。结果表明:3种基体材料阀门表面堆焊层的熔合线平直,但存在缺陷;在熔合线到基体之间,3种基体材料阀门表面堆焊层中的Co、Cr、Fe等元素均发生了扩散现象;等离子堆焊Co106F粉末后,基体材料为A105碳钢阀门表面堆焊层的硬度显著增大。

加氢装置关键调节阀的选型计算

介绍了加氢装置关键位置用调节阀的功能和作用,结合某加氢装置实际运行参数,通过探讨阀门选型计算中汽化压力对阀门流通能力的影响,提出了热高压分离器液位调节阀、冷高压分离器液位调节阀及其他关键位置高压差调节阀在选型计算时汽化压力的确定方法,通过前后计算Cv值和阀门开度的比较,论述了阀门在计算选型时确定合理汽化压力的重要性;同时阐述了调节阀选型的一般要求,尤其针对热高压分离器液位调节阀运行工况的特殊性,提出了阀门在抗硫化氢应力腐蚀、材料选型、特殊结构、泄漏等级等方面的特殊选型要求;该选型方法可向国内各阀门制造厂推广。

空间转角蚁穴式调节阀复合降压结构设计及仿真分析

空间转角蚁穴式调节阀(ATE调节阀)降压结构复杂,其空间转角蚁穴式节流元件(ATE节流元件)流道融合了转折、扩张、汇合、分流和对冲等流动过程。通过CFD流场仿真,研究在不同压力等级下ATE节流元件级间压力、速度、流量及气体体积分数随降压级数、流道形状、流道关键结构尺寸等参数的变化规律。压降特性仿真结果表明,ATE节流元件能够将一次较大的压降分解成多次的小压降,逐级降压过程压降线性度良好。同时ATE节流元件关键结构参数的仿真研究表明,级间距为7 mm时空化最小,渐缩型节流元件空化程度最小,腰型槽为3 mm时节流元件空化程度最小,出口沉槽倒角不会降低空化程度,增大出口沉槽过流面积会导致空化程度增加。最后搭建了ATE节流元件测试平台,对节流元件在不同压降条件下的压力和流量进行了测试,ATE节流元件级间压力测试与仿真结果的最大误差不超过8%,流量误差平均值约为10%,试验测试与仿真计算结果具有较好的一致性,试验验证了仿真计算的准确性。

重熔处理对火焰喷涂Ni55A合金涂层组织和性能的影响

采用火焰喷涂技术在316L不锈钢表面制备Ni55A合金涂层,对涂层分别进行火焰重熔和真空重熔处理,分析了重熔处理对涂层微观形貌、硬度分布和孔隙率的影响。结果表明:火焰重熔和真空重熔可将火焰喷涂涂层的孔隙率从4.2%分别降低到0.34%和0.86%,并将基体与涂层界面处的结合状态由机械结合变为冶金结合;与火焰重熔相比,真空重熔后涂层与基体界面处的扩散层厚度更大,组织更粗大,孔隙形状更加不规则;火焰重熔和真空重熔后涂层的平均硬度分别提高了60,15 HV,火焰重熔后涂层的硬度较高且硬度波动较小。

双相不锈钢表面等离子堆焊不同粉末的显微组织与硬度

采用等离子堆焊方法将Co106F、Co112F、Ni55粉末分别在F51双相不锈钢表面堆焊了两层。采用金相检验、线扫描分析、硬度测试等方法对堆焊后的F51钢进行研究。结果表明:Co106F、Co112F堆焊试样的显微组织形貌没有明显的区别,均由树枝晶组成,Ni55堆焊试样的组织分布较为紧密,在堆焊一层与二层交界处出现无序的柱状晶,为过冷所致;Co106F、Co112F、Ni55堆焊试样堆焊层的平均硬度分别是基体硬度的1.5,1.6,1.62倍;Co106F堆焊试样的表面硬度最小,Ni55堆焊试样的表面硬度最大。

一种膜片式监控调压阀的设计

介绍了一种天然气输气站调压控制系统所使用的自力式监控调压阀。依据现场工况的特点,严格遵循设计标准,结合理论计算和分析进行设计。该阀结构新颖、流通能力强噪音低、调压精度高、稳压性能好。

基于高速开关阀的调节阀定位系统建模研究

为解决高参数调节阀的精密定位问题,设计了1种由高速开关阀、膜片式气动执行机构和数字控制器构成的伺服定位系统。通过对系统各个组成部件的工作原理进行研究,结合流体学、热力学以及牛顿第二定律等原理建立系统的数学模型。针对不易获取的系统参数,如最大静摩擦力、滑动摩擦力及泄漏面积等,可用间接测量得到其大致数值。基于MATLAB/Simulink平台搭建系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实际结果验证模型的准确性。由于仿真结果与真实试验结果吻合较好,说明该模型具有较好的准确性,可用于控制器的设计与研究。该系统的设计可以改善在调节阀定位研究中对于定位器过度依赖的现状。

多级降压调节阀阀芯流阻特性及参数分析

为了系统研究节流结构参数对调节阀降压性能的影响,对串式多级降压调节阀阀芯的内流与节流特性进行了研究,分析了不同结构参数对其内部流动特性的影响规律。结果表明,多级降压调节阀整体流量系数随着开度的增大而增大;流道倾角对节流结构控压性能有重要影响,当节流结构流道倾角设置为48°时,可以获得最低的紊流度;倒角能够显著减少涡流的产生;在流道倒角位置采用6 mm倒角时较无倒角方案平均湍动能降低73%,同时能够有效降低湍流耗散率,减小出口处分配的压降,避免汽蚀的发生。研究结果能够为串式多级降压调节阀的结构设计与优化提供理论支持。

激光熔覆制备Cu-18Pb-2Sn涂层的组织与性能研究

探究了不同激光功率下制备的Cu-18Pb-2Sn铜合金涂层组织和性能的变化。在完成制备后,通过着色探伤对熔覆层的孔洞缺陷进行检测。利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素成分和物相组成进行分析检测。选择维氏硬度仪测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦实验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行测试。结果表明,通过激光熔覆制备的铜合金熔覆层中存在着较多数量的孔洞,随着激光功率的逐渐增加,熔覆层内部的孔洞数量相对有所减少。熔覆层的Cu相基体中含有网状的Pb相,同时在扫描电镜下还观察到呈点状的Pb相组织。激光功率的变化并没有对硬度产生明显影响,熔覆层的平均最高硬度在77HV左右。各试样在摩擦磨损过程中以磨粒磨损为主,并伴有较少的粘着磨损发生,试样的平均摩擦因数分别为0.370、0.369、0.368和0.360。

激光重熔对Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层组织和性能的影响

激光熔覆制备熔覆层后,选用相同功率的激光再次扫描熔覆层对其进行重熔,探究不同激光功率下Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层重熔后组织和性能的变化。采用着色探伤法对熔覆层的孔洞缺陷进行检测,利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FE SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素分布和物相组成进行检测,使用维氏硬度计测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行评价。结果表明,相比于未处理的熔覆层,激光重熔后熔覆层内的孔洞数量明显减少,熔覆层组织仍由网状的Pb相和Cu相基体构成,但网状Pb相的数量相对减少,点状Pb相增多。重熔后熔覆层的显微硬度有所上升,平均硬度最高可达到93 HV0.1。试样在摩擦磨损形式下的磨损机理主要为磨粒磨损,激光功率为900、1100、1300和1500 W的熔覆层的平均摩擦系数分别为0.305、0.308、0.296和0.289。

FV520B钢激光焊接工艺参数优化及组织性能

借助正交试验方法优化FV520B钢板激光自熔焊焊接参数,以便为后续开槽焊叶轮的激光打底焊提供参数选择依据。利用极差分析法进行焊接参数初选,以熔深为响应量,在较大的参数范围内选出符合熔深条件的较小参数范围。经参数复选,确定的优化焊接参数为:激光功率4.2 kW,焊接速度35 mm/s,光斑直径1.2 mm。选用优化参数进行对接自熔焊,观察发现焊缝熔化区(FZ)组织主要为白色的马氏体和黑色的δ铁素体,并含有少量的碳化物,其中δ铁素体呈现出蠕虫状和板条状两种形态。激光线密度对焊缝熔深的影响较大,熔深随线密度的增大而增加,呈幂函数关系;焊缝的维氏硬度随线密度的增大而略有降低。优化参数后经对接焊得到的焊缝熔化区的硬度略低于母材(BM),热影响区(HAZ)软化比较明显。拉伸实验结果表明,由于缺陷的存在,焊缝的屈服强度、抗拉强度低于母材;而无缺陷或者极少缺陷的情况下,焊缝的强度优于母材。

316L不锈钢激光熔覆层的应力状态研究

使用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和热处理,利用盲孔法对熔覆层表层及基体应力分布状态进行分析。结果表明,激光熔覆层的残余应力约为230 MPa,主要为拉应力,基体离熔覆层位置越远,残余拉应力越小。在一定范围内,随激光功率的增大,扫描速度的减小,熔覆层数的增加,熔覆层残余应力呈逐渐上升趋势。激光重熔和热处理工艺都能有效减小熔覆层的残余应力,激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,热处理工艺能使残余应力降低70%以上;热处理温度800℃保温2 h时,可使残余应力降低83.8%。

变温状态下硬质合金涂层的腐蚀及摩擦磨损性能

WC-10Co4Cr与NiCr-Cr_(3)C_(2)等硬质合金涂层具有很强的防腐蚀性能和耐磨性能,常被应用于各类腐蚀磨损环境中。为研究温度变化对硬质合金涂层腐蚀性能及摩擦磨损性能的影响,采用超音速火焰喷涂工艺在304不锈钢基体上制备了WC-10Co4Cr和NiCr-Cr_(3)C_(2)硬质合金涂层,利用XRD、电化学测试以及滑动磨损测试等方法,研究了环境温度上升时涂层耐蚀性能的变化,并分析了腐蚀对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:当环境温度从25℃上升至60℃后,WC-10Co4Cr和NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中的腐蚀电流密度分别增加了2.7倍和23.9倍。滑动磨损测试中,腐蚀前,WC-10Co4Cr涂层与蓝宝石研磨球摩擦前后的质量损失为1 mg,约为NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层的1/5;腐蚀后,WC-10Co4Cr与NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层磨擦前后的质量损失分别增加了1.9倍和2.9倍。WC-10Co4Cr涂层的主要失效形式是磨粒磨损,而NiCr-Cr_(3)C_(2)涂层在滑动磨损测试时的主要失效形式为磨粒磨损与黏着磨损并存。腐蚀能加剧涂层的磨损速率,并对涂层在磨合阶段的摩擦行为产生影响。

冷却速率对镍基自熔性合金耐蚀性能的影响

镰基自熔性合金具有优异的耐蚀性能而常被应用于酸性环境中的阀门中。以高频感应熔覆工艺制备的不同冷却速率的镰基自熔性合金试样为研究对象,利用物相检测、金相组织分析、电化学测试、软件模拟等方法,验证试样在制备时冷却速率对Ni60C涂层耐蚀性能的影响。结果表明,Ni60C被腐蚀时,合金表面会生成一层钝化膜,阻止腐蚀介质进入合金内部。冷却速率的加快会提升试样的耐蚀性能。这是因为,随着冷却速率加快,合金的晶粒和晶界数量越多,Cr的扩散通道增多,钝化膜形成速度加快;另外,涂层中的CrnCe相和NiCu相的理论析出温度均在700°C以下,其析出量的减少能提高合金的耐蚀性能,其中,在0.5 mol/LHNOj溶液中,水冷试样的腐蚀速率仅为空冷试样的34%。

激光焊接KMN钢的工艺参数及组织和性能

通过设计KMN钢板激光自熔焊的正交试验,研究了焊接工艺参数对焊缝的影响。结果表明,在选定的焊接工艺参数范围内,光斑直径对焊缝熔透程度和表面质量有显著影响。经正交试验初步选定激光焊接工艺参数为:光斑直径0.8 mm,焊接速度24 mm/s,激光功率4.2 kW。选出能量密度不同的2组参数,考察焊缝宏观形貌、显微组织和维氏硬度随焊接工艺参数的变化。发现在能量密度较高时,焊缝的熔深、熔宽较大,马氏体板条更粗,对应区域的硬度也略低。由于单板自熔焊与对接自熔焊存在一定差异,故需对优化参数进行适当调整。利用调整后的参数进行激光对接焊,将得到的接头与TIG焊接接头的力学性能进行比较,发现激光焊接头强度和塑性均高于TIG焊,而冲击韧性略低。

DN350锁渣阀磨损失效机理研究

以煤化工DN350锁渣阀为研究对象,利用ABAQUS有限元软件对锁渣阀在加载时的应力分布情况进行仿真模拟,并由此预测锁渣阀发生严重磨损的位置;同时,利用SEM、EDS、XRD及显微硬度仪等分析手段对锁渣阀失效件的微观形貌、结构、相组成和硬度进行分析,研究锁渣阀的摩擦磨损失效机制。结果表明:ABAQUS有限元软件对锁渣阀应力分布的预测计算结果与实际工件的磨损区域分布基本吻合,DN350锁渣阀失效件的失效机制为化学腐蚀和磨粒磨损协同作用。

真空镀膜设备的简易快捷酒精检漏的有效性研究

由于缺乏统一规范,如何用酒精高效快速的确定漏点一直是真空镀膜企业重点关注的问题。本文通过对真空镀膜设备的喷酒精检漏的有效性开展研究,并用氦质谱检漏进行验证与标定,系统研究了气压工作范围、抽气速率、漏点结构形式三个主要影响因素。得出如下结论:真空室气压低于5.0×10-3Pa时喷酒精不能够检出漏点,气压在5.0×10-3Pa^9.9×10-3Pa范围酒精检漏的气压变化趋势为先下降后上升再下降,在气压1.0×10-2Pa^9.9×10-2Pa范围里喷完酒精后,真空室内的气压变化趋势是先略微下降后上升再下降,在1.0×1010-1Pa^9.9×1010-1Pa气压范围,由于漏点尺寸大,喷酒精后,气压无下降,直接先上升后下降;相比两个分子泵,一个分子泵工作检漏时,漏点检出时间长且易漏检,所以在实际泵速较小或真空室较大的真空系统检漏时要特别注意,防止漏检。简单结构漏点喷酒精检漏用时短易检出,而结构复杂的漏点气压反应所用时间长易漏检。以上研究结果为真空生产和应用单位采用酒精高效简易检漏提供了有效指导。

热障涂层的界面形貌对TGO层生长行为的作用机制

通过对陶瓷层/粘接层界面应力和热生长氧化物(thermally grown oxides,TGO)层的生长规律分析,研究涂层界面凸起对TGO生长行为的作用机制。结果表明:TGO在陶瓷层/粘接层界面凸起区域的生长速率高于其他区域;由ANSYS有限元软件应力分析可知,随着界面粗糙度的增加(10μm增至20μm),涂层的界面应力增加(185 MPa增到406 MPa);TGO层的厚度增加(1.6μm增至9.3μm)同样会使界面应力增加(142 MPa增大到574 MPa);此外,在高温氧化过程中,陶瓷层/粘接层界面凸起区域主要表现为拉应力,凹陷区域为压应力;拉应力能够促进TGO层的快速生长,压应力则会抑制TGO的生长速率;在保证涂层有效结合强度的前提下,降低粘接层的表面粗糙度,能够有利于降低涂层的界面应力以及减缓TGO的生长速率,从而提高热障涂层高温稳定性。

DN350锁渣阀密封结构有限元分析

采用有限元分析方法对DN350锁渣阀不同密封面夹角和密封面宽度的密封结构进行开启、闭合过程的仿真模拟。分析讨论了密封面夹角和密封面宽度对密封结构受力的影响,以及密封结构的应力场、应变场分布规律。结果表明,密封面夹角和密封面宽度对密封结构应力场、应变场的分布产生明显影响;密封面夹角45°、密封面宽度17.5mm密封结构为理想结构,最大等效应力为446.08185MPa,位于进口端阀座下方密封面内径,密封结构整体等效应力均低于材料屈服强度450MPa,不会发生塑性变形;最大应变为0.00111,位于进口端阀座下方密封面中径。

内径20mm导向套筒内壁处理(1):空心阴极氩气放电特性研究

针对高端阀门内径20mm导向套内壁处理,采用高频高压脉冲电源,研究了氩气气氛下工作气压、脉冲电压和频率等参数对导向套空心阴极放电伏安特性的影响,并对工件间距及与阳极距离等放电结构进行了研究。结果表明:管内空心阴极放电需要一个稳定过程,脉冲电流随着时间的增加逐步降低,而后达到稳定放电阶段。提高脉冲电压或工作气压,管内空心阴极脉冲峰值电流增加。脉宽或频率的增加,脉冲峰值电流不变,但平均电流增加,且频率的增加使得激励时间减少。放电结构的分析表明,管间距的减少,放电电流变化不大,而管口与阳极之间距离的减少,使得放电峰值电流略有增加。以上研究结果为高端阀门小直径导向套等内壁薄膜制备提供了有效指导。