CN103697186A - 压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞及旋塞表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气管道用压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面的处理工艺及该工艺得到的旋阀。旋塞表面(5)由内而外依次设置有厚度为1.5~5mm的第一硬化层(1)、厚度为0.13~0.17mm的第二硬化层(2)和厚度为0.01~0.03mm的自润滑耐磨层(3),分别是通过渗碳工艺、QPQ盐浴复合处理工艺和PTFE喷涂工艺得到。本发明第一硬化层(1)的硬层厚度较厚,有利于旋塞的抗冲刷能力,第二硬化层(2)进一步提高了旋塞表面(5)的硬度,大幅提升旋塞抗磨损能力;自润滑耐磨层(3)使得旋塞表面(5)孔隙率大幅降低,有利于阀门密封,使得旋塞金属和阀体金属脱离接触,降低阀门的扭矩,提高阀门的整体性价比。

Description

压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞及旋塞表面处理工艺
技术领域
本发明属于油密封旋塞阀生产工艺,具体涉及一种油气管道用压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞(即阀芯)表面的特殊耐磨层的表面处理工艺及该工艺得到的旋阀。
背景技术
在油气管道上,旋塞阀的主要作用是用于管道的放空操作,为防止“冰堵”现象的发生,操作阀门时,应使阀门先开小口,待放空管道建立平衡压力后,再开大口,进行全面放空。这样,就会产生一个问题,当阀门开小口时,油气介质会对旋塞表面产生很强的冲刷(冲蚀)作用,特别是当介质中有硬质颗粒时,这种冲刷的作用会更加强烈。
目前,国内的阀门生产厂家解决这一问题的办法是,采用在旋塞和阀体密封表面堆焊硬质合金的办法加以解决。但是由于焊接工艺的复杂性和过高的成本,使得这种工艺的性价比不高,且产品质量难以保证,特别是在铸件阀体密封面上的焊接质量更加难以保证。具体的,堆焊旋塞具有以下一些特点:1、必须对旋塞的整个密封锥面进行堆焊;2、在堆焊过程中,由于旋塞中间的窗口结构,会造成焊接的不连续性,影响焊接质量;3、堆焊层的最终厚度一般要求是3mm以上,由于堆焊后必须加工密封面,所以,实际的堆焊层厚度必须是6mm以上;4、堆焊硬质合金后,旋塞密封面的加工难度较大,必须采用特殊刀具;5、在铸件旋塞表面进行堆焊处理,焊接质量难于保证,易造成焊接裂纹;6、只能在锻件的旋塞表面进行堆焊处理。而且,必须是用DV锭(真空脱气锭)为原料进行锻造的锻件,否则,会产生焊接裂纹。因此,本发明的目的就在于解决这个问题,用一种低成本的特殊耐磨层的处理工艺取代上述的堆焊工艺,进而更加有效的控制阀门质量。该工艺在工厂进行的压力平衡式油密封旋塞阀抗磨损试验中得到了很好的印证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种性价比更高的油气管道用压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞(即阀芯)及旋塞表面处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,旋塞表面由内而外依次设置有厚度为1.5~5mm的第一硬化层、厚度为0.13~0.17mm的第二硬化层和厚度为0.01~0.03mm的自润滑耐磨层。
其中,本发明所述的旋塞表面主要是指旋塞的锥面。
其中,上述旋塞中,第一硬化层是通过渗碳处理得到,第一硬化层的硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%。
其中,上述旋塞中,第二硬化层是通过QPQ盐浴复合处理得到,第二硬化层的硬度为HV0.11000~1200。
其中,上述旋塞中,自润滑耐磨层是通过PTFE喷涂处理得到,自润滑耐磨层的铅笔硬度>4H。
本发明提供的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面处理工艺,包括如下步骤:
a、旋塞车削完成后,将旋塞放入渗碳介质中,加热到900~950℃进行渗碳过程,然后淬火得到第一硬化层;第一硬化层厚度1.5~5mm、硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%;
b、将步骤a处理后的旋塞进行QPQ盐浴复合处理,得到第二硬化层;第二硬化层厚度为0.13~0.17mm、硬度为HV0.11000~1200;
c、将步骤b处理后的旋塞进行PTFE喷涂处理,得到自润滑耐磨层;自润滑耐磨层厚度为0.01~0.03mm、铅笔硬度>4H。
其中,上述工艺步骤b进行QPQ盐浴复合处理的步骤为:将步骤a处理后的旋塞清洗干净;在350~400℃预热,时间20~60min;在510~580℃渗氮,时间15~180min;在350~400℃氧化,时间10~0min;抛光处理即可。
其中,上述工艺步骤c进行PTFE喷涂处理的步骤为:将步骤b处理后的旋塞表面进行喷砂处理,保证喷砂表面小于Sa0.25;使用无气高压进行PTFE的水料喷涂;在200~310℃下,进行烧结处理,时间20~120min。
本发明的有益效果是:本发明第一硬化层的硬层厚度较厚,有利于提高旋塞(阀芯)的抗冲刷能力,第二硬化层进一步提高了旋塞表面的硬度,从而大幅提升了旋塞表面的抗磨损能力;自润滑耐磨层的存在,使得旋塞表面的孔隙率大幅降低,有利于阀门的密封,另外,使得旋塞金属和阀体金属脱离接触,大大降低了阀门的扭矩,同时,也降低为开启阀门所配备的驱动装置的成本,进而提高阀门的整体性价比。
附图说明
图1为本发明旋塞表面耐磨层分布示意图;
图2为压力平衡式油密封旋塞阀示意图。
图中标记为:第一硬化层1、第二硬化层2、自润滑耐磨层3、压力平衡式油密封旋塞阀的阀体4、需本发明工艺处理的旋塞表面5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1和图2所示,压力平衡式油密封旋塞阀包括阀体4和旋塞,本发明的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,旋塞表面5由内而外依次设置有厚度为1.5~5mm的第一硬化层1、厚度为0.13~0.17mm的第二硬化层2和厚度为0.01~0.03mm的自润滑耐磨层3;第一硬化层1是通过渗碳处理得到,第一硬化层1的硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%;第二硬化层2是通过QPQ盐浴复合处理得到,第二硬化层2的硬度为HV0.11000~1200;自润滑耐磨层3是通过PTFE喷涂处理得到,自润滑耐磨层3的铅笔硬度>4H。
本发明提供的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面处理工艺,具体包括如下步骤:
a、旋塞车削完成后,将旋塞放入渗碳介质中,加热到900~950℃进行渗碳过程,然后淬火得到第一硬化层1;第一硬化层1厚度1.5~5mm、硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%;
b、将步骤a处理后的旋塞清洗干净;在350~400℃预热,时间20~60min;在510~580℃渗氮,时间15~180min;在350~400℃氧化,时间10~0min;抛光处理,得到第二硬化层2;第二硬化层2厚度为0.13~0.17mm、硬度为HV0.11000~1200;
c、将步骤b处理后的旋塞表面进行喷砂处理,保证喷砂表面小于Sa0.25;使用无气高压进行PTFE的水料喷涂;在200~310℃下,进行烧结处理,时间20~120min,得到自润滑耐磨层3;自润滑耐磨层3厚度为0.01~0.03mm、铅笔硬度>4H。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明,但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
实施例一本发明工艺及旋塞
附图1,旋塞(阀芯)表面特殊耐磨层的分布显示图,第一硬化层1的处理工艺为渗碳处理。其具体实施方式:将完成车削加工后的旋塞(阀芯)放入渗碳介质中,加热至900~950℃,保温,使工件表面进行增碳过程,然后进行淬火处理,以使旋塞(阀芯)表面的到马氏体组织,达到渗碳的目的。
渗碳后的要求:1、渗碳层的硬度为58~65HRC;
2、渗碳层的厚度为1.5~5mm;
3、渗碳层的含碳量为0.85%~1.05%;
第二硬化层2的处理工艺为QPQ盐浴复合处理。其具体实施方式:把完成渗碳处理的旋塞(阀芯)清洗干净;在350~400℃预热,时间20~60min;在510~580℃渗氮,时间15~180min;在350~400℃氧化,时间10~20min;抛光处理。
QPQ盐浴复合处理后的要求:
1、QPQ硬层厚度为0.13~0.17mm;
2、QPQ硬层的硬度为HV0.11000~1200;
自润滑耐磨层3的处理工艺为PTFE喷涂处理。其具体实施方式:把完成QPQ盐浴复合处理的旋塞(阀芯)表面进行喷砂处理,其保证喷砂表面小于Sa0.25;使用无气高压进行PTFE的水料喷涂;在200~310℃下,进行烧结处理,时间20~120min。
PTFE喷涂处理后的要求:
1、PTFE涂层厚度0.01~0.03mm;
2、PTFE涂层的铅笔硬度>4H。
由实施例可知,本发明工艺主要是通过热处理,QPQ处理和自润滑喷涂处理三种方式的结合,实现旋塞的耐磨性要求。这种工艺对旋塞的材料状态要求不高,不论是锻造,还是铸造的低碳钢或低合金钢都适用。克服了背景技术部分所述的旋塞表面使用堆焊的办法来硬化密封表面时,焊接的工作量大、生产效率低、零件质量难于保证、材料(包括焊材和母材)的成本较高、加工成本较高的技术问题。

Claims (7)

1.压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,其特征在于:旋塞表面(5)由内而外依次设置有厚度为1.5~5mm的第一硬化层(1)、厚度为0.13~0.17mm的第二硬化层(2)和厚度为0.01~0.03mm的自润滑耐磨层(3)。
2.根据权利要求1所述的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,其特征在于:第一硬化层(1)是通过渗碳处理得到,第一硬化层(1)的硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%。
3.根据权利要求1或2所述的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,其特征在于:第二硬化层(2)是通过QPQ盐浴复合处理得到,第二硬化层(2)的硬度为HV0.11000~1200。
4.根据权利要求1、2或3所述的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞,其特征在于:自润滑耐磨层(3)是通过PTFE喷涂处理得到,自润滑耐磨层(3)的铅笔硬度>4H。
5.压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面处理工艺,其特征在于包括如下步骤:
a、旋塞车削完成后,将旋塞放入渗碳介质中,加热到900~950℃进行渗碳过程,然后淬火得到第一硬化层(1);第一硬化层(1)厚度1.5~5mm、硬度为58~65HRC、含碳量为0.85~1.05%;
b、将步骤a处理后的旋塞进行QPQ盐浴复合处理,得到第二硬化层(2);第二硬化层(2)厚度为0.13~0.17mm、硬度为HV0.11000~1200;
c、将步骤b处理后的旋塞进行PTFE喷涂处理,得到自润滑耐磨层(3);自润滑耐磨层(3)厚度为0.01~0.03mm、铅笔硬度>4H。
6.根据权利要求5所述的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面处理工艺,其特征在于步骤b进行QPQ盐浴复合处理的步骤为:将步骤a处理后的旋塞清洗干净;在350~400℃预热,时间20~60min;在510~580℃渗氮,时间15~180min;在350~400℃氧化,时间10~0min;抛光处理即可。
7.根据权利要求5所述的压力平衡式油密封旋塞阀的旋塞表面处理工艺,其特征在于步骤c进行PTFE喷涂处理的步骤为:将步骤b处理后的旋塞表面进行喷砂处理,保证喷砂表面小于Sa0.25;使用无气高压进行PTFE的水料喷涂;在200~310℃下,进行烧结处理,时间20~120min。
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