法國(guó)KLEIN公司生產(chǎn)的Y型泥漿閥，用于中國(guó)鋁業(yè)山西分公司年產(chǎn)135萬(wàn)噸氧化鋁拜耳法生產(chǎn)系統(tǒng)，共有200余臺(tái)。主要用于隔膜泵進(jìn)出口、壓煮器、閃蒸槽進(jìn)出口管道上。工作溫度90~273℃，工作壓力4.5~6.311Ipa，介質(zhì)特性，固含198g/L，堿濃度300 g/L ，60％的顆粒≤6.3mm。由于Y型泥漿閥的用量大，雖然與國(guó)內(nèi)某閥門廠合作開(kāi)發(fā)，仍不能滿足生產(chǎn)需要。為此，公司進(jìn)行專項(xiàng)研究和改進(jìn)，收到良好效果。
一、Y型泥漿閥失效原因分析
Y型泥漿閥的核心技術(shù)，體現(xiàn)在閥頭與閥座接觸面所選用的耐磨材料上。通過(guò)查找有關(guān)資料，得知泥漿閥材料的化學(xué)成分。
Y型泥漿閥閥頭與閥座母體材料為A216grWCB，相當(dāng)于GB5676－85 ZG230－450鑄鋼。耐磨層材料為AISIIO17SLITE（美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）鎢鉻鉆硬質(zhì)合金鋼，硬度≥42HRC。耐磨層為圓環(huán)狀，閥頭處寬度8mm；焊層厚度≥5mm，閥座處寬8mm；厚≥3mm。
查資料知，沖蝕磨損失效的特點(diǎn)，即當(dāng)介質(zhì)粒子運(yùn)動(dòng)方向與被沖蝕表面所成的夾角較小時(shí)，切應(yīng)力大于正應(yīng)力，主要破壞形式為“犁溝”，材料越軟，越易失效。而當(dāng)夾角較大時(shí)，則表現(xiàn)為撞擊、崩裂或掉渣而塑性材料會(huì)產(chǎn)生顯微塑性變形、硬化、開(kāi)裂，zui后脫落。顯然塑性材料的撞擊破壞要經(jīng)歷較長(zhǎng)的過(guò)程，所以其抵抗撞擊的能力比脆性材料大得多。
因此，覆層材料重熔后，自身原子間應(yīng)有較高的內(nèi)部凝聚力，即應(yīng)有盡可能高的斷裂韌性，而不能僅憑硬度的高低或塑性的大小來(lái)選材，因?yàn)檐洸牧虾陀膊牧暇荒芡瑫r(shí)解決大、小角度沖蝕問(wèn)題。而通過(guò)顯微組織分析發(fā)現(xiàn)基體為鎢鉻鉆共晶體，結(jié)晶方向大多為與基體表面垂直的樹(shù)枝狀組織，這種組織在受到正面沖擊時(shí)，對(duì)能量的吸收有利，因此沖蝕磨損率更低。這就是為什么要選用鎢鉻鉆作為閥頭與閥座接觸面耐磨層的原因。
另外，通過(guò)對(duì)失效閥門的分析，發(fā)現(xiàn)閥頭、閥座幾乎全是沖刷出許多犁溝而失效，只有個(gè)別閥件上有掉渣現(xiàn)象。而從閥門關(guān)閉后所受粒子沖刷的受力分析看，是小角度沖刷，因此可得出結(jié)論：閥門失效的主要形式是小角度沖刷造成。
通過(guò)測(cè)試，泥漿閥的耐磨材料硬度為42HRC。如果將泥漿閥的材料硬度提高到50HRC左右，閥門的使用壽命將會(huì)得到提高。
二、對(duì)泥槳閥耐磨材料選擇的研究
通過(guò)前面的分析已得出結(jié)論：鎢鉻鉆合金鋼作為閥頭與閥座接觸面耐磨層是比較理想的，所存在的問(wèn)題是硬度不夠。因此，可以考慮通過(guò)調(diào)整其合金元素的比例來(lái)提高硬度。
從表2中可以看出，在強(qiáng)度和硬度方面，碳能提高更多。因此，可將碳的百分比由1％提高到1.5％左右；鉆阻止碳化物析出，不利于提高強(qiáng)度，另外磁性強(qiáng)烈增加，勢(shì)必加快腐蝕速度，應(yīng)適當(dāng)降低其百分比，可考慮由68％降至50％左右；鉻元素對(duì)材料的強(qiáng)度和硬度均有明顯提高，可考慮將其由4％提高到8％左右。
通過(guò)查找有關(guān)資料，找到了硬度為50HRC的鎢鉻鉆合金鋼，并將其作了試驗(yàn)，閥門使用壽命由原來(lái)的8個(gè)月提高到現(xiàn)在的12個(gè)月，收到滿意效果。
三、結(jié)論
1．針對(duì)公司的生產(chǎn)工藝及所用原料（水硬鋁石），應(yīng)選用硬度為50HRC的鎢鉻鉆合金鋼作為閥頭與閥座結(jié)合面耐磨層。
2．使用新材料作為接觸面耐磨層，不僅可降低生產(chǎn)成本，而且滿足了生產(chǎn)需要
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