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激光熔覆甲胺泵进排液阀零件密封面
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1 前言

尿素生产线上的甲胺液具有极强的腐蚀性,这类腐蚀性液体所经过的主要设备管线和控制元件的内件大多采用各种耐酸不锈钢制造。对这类元件或对其工作表面进行强化处理,以提高其工作性能和延长工作寿命,增强系统的可靠性和安全性,具有重要的意义。

本文采用大功率激光器,对甲胺泵进排液阀密封面进行了激光熔覆强化试验,并进行了检测分析和使用验证。

2 甲胺泵进排液阀的结构与工况

甲胺泵进排液阀的工况条件是:工作介质为氨基甲酸铵,压力范围1.7~20MPa(17~200kgf/cm2),介质温度188~200℃,阀体阀盖密封面冲击力20MPa,冲击频率50~70r/min。从结构上看,阀体比阀盖更为复杂,圆柱型阀体上有数十个通孔或盲孔,阀体两端面孔系间分别有两个狭窄的同心环形密封面,尺寸为(φ132×2.5)mm+(φ95×3.5)mm和(φ83×4.5)mm+(φ50×4.5)mm。阀体与阀盖的材料均为Cr18Ni12Mo2Ti。采用火焰、电弧堆焊、等离子喷焊等工艺来强化这种狭窄的密封面都有施焊困难,热影响大,易使工件变形和产生内应力等。故密封面一直未作任何强化处理。由于密封面的冲击磨损、垫伤和腐蚀变形等造成阀门使用寿命短,从而停机次数多,工人劳动强度高,原材料消耗大。

3 激光熔覆试验

密封面涂层采用市售的Co基粉末,使用2123酚醛树脂为粘接剂,用酒精调和并预置于加工面上,预涂层厚度为2mm,试验先在同种材料的试块或模拟件上进行,最后在零件上做。加工机为HGL-90型5kW横流CO2激光器,其输出光束波长为10.6μm,导光系统由光闸、反射镜和砷化镓(GaAs)晶体透镜组成。聚焦后的激光束对在试件环形表面上的预涂层进行单道激光扫描,工艺参数为:激光功率P=2~3kW,扫描速度V=6~10mm/s,光斑尺寸φ=4~6mm。激光束能量分布形式为“高斯分布”,无保护气体。试件由MNC801型数控回转工作台驱动。一般体积较小或形状较简单的零部件不需进行预热和后处理,对于体积较大的阀体零件需进行预热与熔覆后的退火处理,以防熔层开裂和消除应力。
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