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        球閥球體的制造技術

        【字體

        球體是球閥的啟閉件,又稱球芯、球,球體繞閥體中心線作旋轉來達到開啟、關閉球閥的作用。球閥可在管路中切斷、調節、分配和改變介質的流動方向。球閥具有很多優點,是近年來被廣泛采用的一種新型閥類。不同功能的球閥往往擁有不同的球體。

        閥門球體成形方法比較


        (1) 、鑄造法

        鑄造法這是一種傳統的加工方法,它需要一套完善的熔煉、澆注等設備,還需要較大的廠房和較多的工人,投資大,工序多,生産工藝複雜,并污染環境,每道工序的工人技術水平直接影響産品的質量,閥門球體毛細孔滲漏的問題尚無法徹底解決,而毛坯加工餘量大,浪費大,往往在加工過程中發現因鑄造缺陷使其報廢,至使産品成本增高,質量無法保證。

        (2) 、鍛造法

        鍛造法這是目前國内許多閥門企業所采用的另一種方法,它有二種加工方式:其一是用圓鋼切斷加熱鍛打成球形實心毛坯,然後進行機械加工。其二是将下料成圓形的不鏽鋼闆在大型壓力機上模壓成形,得到空心半球形毛坯,然後再對焊成閥門球體毛坯進行機械加工,此法材料利用率較高,但需一台大功率的壓力機和加熱爐以及氩孤焊設備。

        自由鍛

        自由鍛指的是金屬坯料加熱好後置于鍛造設備的砥鐵(上.下)之間,施加沖擊力或壓力,使得坯料直接産生塑性變形,獲取要生産鍛件的一種加工方法。分類:手工自由鍛造、錘上自由鍛造、水壓機自由鍛造
        優點:适用性強,靈活性大,周期短,特大鍛件的唯一方法
        缺點:精度低,加工餘量大,效率低,勞動強度大

        模鍛

        模鍛的正規說法叫模型鍛造,坯料進行加熱後放在固定在模鍛設備上的鍛模裡面鍛造最終成形的。 模鍛設備:在工業生産中,大都采用錘上模鍛。蒸汽-空氣錘,噸位在5KN~300KN(0.5~30t) 壓力機上的模鍛最普遍的是熱模鍛壓力機。

        鍛造比

        鍛造比:是指鍛造前後的坯料(金屬)橫截面積的比。工序不同,其計算的方法,方式也不同。 拔長時,鍛造比為y=F0/F1或y=L1/L0 F0,L0—拔長前鋼錠或鋼坯的橫斷面積和長度;F1 ,L0—拔長後鋼錠(坯)的橫截長度與面積。 镦粗時的鍛造比,也稱镦粗比或壓縮比,其值為y=F1/F0或y=H0/H1 F0, H0—镦粗前鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度,F1, H1—镦粗後鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度。

        鍛造溫度

        a.始鍛溫度:始鍛溫度可以認為是鋼或合金在爐内允許加熱的最高溫度。
        b. 終鍛溫度: 閥門配件 需要在結束鍛造之前胚料仍具有很強的塑性,在鍛後獲得再結晶組織。

        (3) 、旋壓法

        金屬旋壓法是一種先進的少、無切屑加工方法,屬于壓力加工的新分支,它綜合了鍛、擠、軋及滾壓等工藝特點,具有材料利用率高 ( 可達 80-90%) ,節省大量的加工時間 (1-5 分鐘成形 ) ,經旋壓後材料強度可提高一倍。由于旋壓時,旋輪與工件小面積接觸,金屬材料得于二向或三向壓應力狀态,易于變形,在較小的動力下,就可獲得較高的單位接觸應力 ( 可達 25-35Mpa) ,因此,設備重量輕,所需總功率小 ( 不到壓力機的 1/5-1/4) ,現已被國外閥門行業公認為是一種節能的閥門球體加工工藝方案,同時也适用于加工其它空心回轉體的零件。旋壓技術在國外已得到廣泛的應用和高速的發展,工藝和設備均十分成熟和穩定,并實現機、電、液一體化的自動控制。目前,旋壓技術在我國也得以較大的發展,已進入推廣實用的階段。

        球體常用材料和牌号


        A.碳鋼

        ASTM A105
        ASTM A350 LF2
        ASTM A694 F60

        B.低合金鋼

        ASTM A322 4130(AISI 4130)
        ASTM A322 4140(AISI 4140)

        C、不 鏽 鋼

        C.1鐵素體不鏽鋼: ASTM A182 F429 F430
        C.2馬氏體不鏽鋼: ASTM A182 F6a Class1/Class2/Class3/Class4 GB/T 1220 12Cr13
        C.3奧氏體不鏽鋼: ASTM A182 F316 ASTM A182 F304
        C.4雙相不鏽鋼: ASTM A182 F51 F53 F55 F60
        C.5沉澱硬化不鏽鋼: ASTM A705 17-4PH

        D、鎳基合金

        ASTM B564 Moenl400
        ASTM B564 NO6625(Inconel625)….

        國家标準:


        ASTM:美國材料試驗協會标準
        AISI:美國鋼鐵學會标準
        GB:中國國家标準
        JIS:日本工業标準

        材料書寫:國家标準+标準号+材料牌号

        球體技術條件


        球閥通道截面直徑的選擇


        在設計計算球閥時,首先要确定球體的通道直徑,以便作為其他部分計算的基礎。球體通道的最小直徑要符合相應标準的規定。
        設計國标球閥時,全通徑球閥的最小通徑應符合GB/T 19672—2005《管線閥門技術條件》或GB/T 20173—2006《石油、天然氣工業一管線輸送系統一管線閥門》标準規定。
        設計美标球閥時,全通徑球閥的最小通徑應符合APl6D—2008/IS014313:2007《石油、天然氣工業一管道輸送系統一管道閥門》标準規定。
        對縮徑球閥标準規定,對于公稱尺寸DN≤300mm(NPSl2in)的閥門,閥門公稱尺寸的孔徑縮小一個規格,按标準規定的内徑;對于公稱尺寸DN350(NPSl4)~N600(NPS24)的閥門,閥門公稱尺寸的孔徑縮小兩個規格,按标準規定的内徑;對于公稱尺寸DN>600mm(NPS24in)的閥門,和用戶商定。對于沒有标準規定的球閥,通常球體通道的截面積應不小于管道額定截面積的60%,設計成縮徑形式,這樣可以減小閥門的結構,減輕重量,減小閥座密封面上的作用力和啟、閉轉矩。一般采用閥門公稱尺寸DN與球體通道直徑d之比等于0.78。此時,球閥的阻力不會過大。

        球體加工工藝流程


        球體常用熱處理種類


        ASTM A105:正火處理
        ASTM A350 LF2:調質處理
        ASTM A694 F60:調質處理
        ASTM A322 4130/4140:調質處理
        ASTM A182 F6a CLASS2:調質(二次回火)
        ASTM A182 F304/F316/F51/F53/F55/F60:固溶處理
        ASTM A705 17-4PH:沉澱硬化處理(淬火+二次人工時效)

        球體表面電鍍


        一、 為什麼要化學鍍?

        目的:提高球體在實際使用中的耐磨損性能或防腐性能

        二、為什麼碳鋼類材料電鍍量最大?

        碳鋼易鏽,表面硬度也較低,為了防止碳鋼表面鏽蝕以及節約成本,所以碳鋼電鍍的量最大

        三、為什麼不鏽鋼材料還要電鍍?

        主要目的是為了提高球體表面硬度,從而提高使用中的耐磨性。

        四、常見種類(分類)

        1.化學鍍鎳磷(參考标準ASTM B733)
        1.1 按鍍層合金類型分類:
        I 類:P無要求
        II類:更低磷(1~3%)
        III類:低磷(2~4%P):鍍态硬度620-750HK
        IV類:中磷(5~9%P):廣泛用于滿足耐磨性和耐腐蝕性場合
        V類:高磷(>10%):在各種場合中具有優良的耐鹽噴性和耐酸性能,磷含量 大于11.2%的鍍層被認為具有磁性。
         

        1.2 根據厚度使用條件分類:

        SC0 0.1μm——最小使用條件
        SC1 5μm——輕載使用條件
        SC2 13μm——适度使用條件
        SC3 25μm——中度使用條件
        SC4 75μm——嚴重使用條件
         

        1.3 按鍍後熱處理分類:

        類别1——沉積态,不熱處理
        類别2——在260~400 ℃條件下熱處理産生850HK的最小硬度
        類别3——在180~200 ℃條件下熱處理2~4小時,提高鋼的鍍層附着 力,并為消除氫脆作準備。
        類别4——在120~130 ℃條件下熱處理1小時以上增加鋁合金及滲碳 鋼的附着力(結合力)。
        類别5——在140~150 ℃條件下熱處理1小時以上提高鋁、非時效硬 化鋁合金、銅、銅合金的鍍層附着力。
         

        說明:球體熱處理硬度要求一般建議客戶在500~650HV或600~850HV或 850HV以上,三中之中選擇

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