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化学镀镍代替2Cr13钢可行性分析

发布时间:2015-10-14   点击次数:1534次

阀杆在阀门启闭过程中承受一定的拉力、压力及扭矩作用,与填料、阀杆螺母有相对摩擦运动,并直接接触介质。因而要求阀杆具有一定的机械性能、耐蚀性能、抗擦伤能力和抗咬合性能等。所以在不大于450℃弱腐蚀性介质中使用的中高压阀门,通常选用2Cr13钢制造阀杆。但我们认为,这虽然可以满足阀杆使用要求,但也存在以下几个缺点:(1)经济性不佳,2Cr13钢材料价格昂贵,工艺加工费用较高;(2)调质状态的2Cr13钢硬度很低,抗擦伤能力差;(32Cr13钢制阀杆与石墨填料等接触部分易产生接触腐蚀;(42Cr13不锈钢的工艺性能较差。

本文针对以上问题,提出以化学镀镍化学镀镍磷合金(以下简称化学镀镍)替代2Cr13钢制造阀杆的技术方案,并对此进行技术可行性分析和经济性分析。

一、化学镀镍代替2Cr13钢可行性分析

1)机械性能

化学镀镍与2Cr13钢的常规机械性能如表1所示。化学镀镍作为阀杆材料,其室温和高温的许用拉应力、许用压应力、许用剪应力、许用扭应力和许用合成应力也都高于2Cr13钢。

2)工艺性能

化学镀镍是最常用的一种中碳低合金钢,其锻造、热处理和切削加工性能都与一般中碳钢(如45钢)相似,优于2Cr13不锈钢耐酸钢。化学镀镍与2Cr13钢的部分有关工艺性能及参数,化学镀镍锻造温度范围比2Cr13钢宽100-150℃,这将有利于锻造成型。而且2Cr13钢锻后要求砂冷,空冷时形成裂纹的倾向性较大。此外,化学镀镍的淬火、回火温度大大低于2Cr13钢,其淬火加热可在一般中温热处理炉内进行,而2Cr13钢淬火须在高炉内加热。特别需要指出的是,化学镀镍制阀杆的梯形螺纹部分可以采用旋风削车削,这要比不宜采用旋风削车削的2Cr13钢,提高工效3-6倍。但是,化学镀镍的淬透性较低,对于阀杆直径在40圆以下的可以油淬,40圆以上的需水淬油冷。

3)化学镀镍的有关特性

化学镀镍制阀杆的耐蚀性能完全靠化学镀镍功能防护层来保证。化学镀镍层的适宜或不适宜工作的介质与纯镍相似或由于纯镍。化学镀镍层具有优良的耐蚀性能,适用于多种弱腐蚀性介质及部分强腐蚀性介质,化学镀镍层还具有高硬度和耐磨性,以及低的摩擦系数,因而其抗擦伤能力和抗咬合性能都可以超过调质状态下硬度很低的2Cr13钢。因2Cr13钢制阀杆的适宜调质硬度为HRC20-26HB225-257),故不宜再采取降低高温回火的温度来提高其调质硬度,否则将降低其耐蚀性能和机械性能。并且2Cr13钢等不锈钢阀杆与石墨石棉密封圈填料与铜合金螺母的接触部分,因不锈钢会成为腐蚀电池的阳极而遭到严重的接触腐蚀破坏。然而,采用化学镀镍功能防护层则可以缓解这类腐蚀。

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