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球阀球体的制造技术

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球体是球阀的启闭件,又称球芯、球,球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭球阀的作用。球阀可在管路中切断、调节、分配和改变介质的流动方向。球阀具有很多优点,是近年来被广泛采用的一种新型阀类。不同功能的球阀往往拥有不同的球体。

阀门球体成形方法比较


(1) 、铸造法

铸造法这是一种传统的加工方法,它需要一套完善的熔炼、浇注等设备,还需要较大的厂房和较多的工人,投资大,工序多,生产工艺复杂,并污染环境,每道工序的工人技术水平直接影响产品的质量,阀门球体毛细孔渗漏的问题尚无法彻底解决,而毛坯加工余量大,浪费大,往往在加工过程中发现因铸造缺陷使其报废,至使产品成本增高,质量无法保证。

(2) 、锻造法

锻造法这是目前国内许多阀门企业所采用的另一种方法,它有二种加工方式:其一是用圆钢切断加热锻打成球形实心毛坯,然后进行机械加工。其二是将下料成圆形的不锈钢板在大型压力机上模压成形,得到空心半球形毛坯,然后再对焊成阀门球体毛坯进行机械加工,此法材料利用率较高,但需一台大功率的压力机和加热炉以及氩孤焊设备。

自由锻

自由锻指的是金属坯料加热好后置于锻造设备的砥铁(上.下)之间,施加冲击力或压力,使得坯料直接产生塑性变形,获取要生产锻件的一种加工方法。分类:手工自由锻造、锤上自由锻造、水压机自由锻造
优点:适用性强,灵活性大,周期短,特大锻件的唯一方法
缺点:精度低,加工余量大,效率低,劳动强度大

模锻

模锻的正规说法叫模型锻造,坯料进行加热后放在固定在模锻设备上的锻模里面锻造最终成形的。 模锻设备:在工业生产中,大都采用锤上模锻。蒸汽-空气锤,吨位在5KN~300KN(0.5~30t) 压力机上的模锻最普遍的是热模锻压力机。

锻造比

锻造比:是指锻造前后的坯料(金属)横截面积的比。工序不同,其计算的方法,方式也不同。 拔长时,锻造比为y=F0/F1或y=L1/L0 F0,L0—拔长前钢锭或钢坯的横断面积和长度;F1 ,L0—拔长后钢锭(坯)的横截长度与面积。 镦粗时的锻造比,也称镦粗比或压缩比,其值为y=F1/F0或y=H0/H1 F0, H0—镦粗前钢锭或钢坯的横截面积和高度,F1, H1—镦粗后钢锭或钢坯的横截面积和高度。

锻造温度

a.始锻温度:始锻温度可以认为是钢或合金在炉内允许加热的最高温度。
b. 终锻温度: 阀门配件 需要在结束锻造之前胚料仍具有很强的塑性,在锻后获得再结晶组织。

(3) 、旋压法

金属旋压法是一种先进的少、无切屑加工方法,属于压力加工的新分支,它综合了锻、挤、轧及滚压等工艺特点,具有材料利用率高 ( 可达 80-90%) ,节省大量的加工时间 (1-5 分钟成形 ) ,经旋压后材料强度可提高一倍。由于旋压时,旋轮与工件小面积接触,金属材料得于二向或三向压应力状态,易于变形,在较小的动力下,就可获得较高的单位接触应力 ( 可达 25-35Mpa) ,因此,设备重量轻,所需总功率小 ( 不到压力机的 1/5-1/4) ,现已被国外阀门行业公认为是一种节能的阀门球体加工工艺方案,同时也适用于加工其它空心回转体的零件。旋压技术在国外已得到广泛的应用和高速的发展,工艺和设备均十分成熟和稳定,并实现机、电、液一体化的自动控制。目前,旋压技术在威尼斯平台登录国也得以较大的发展,已进入推广实用的阶段。

球体常用材料和牌号


A.碳钢

ASTM A105
ASTM A350 LF2
ASTM A694 F60

B.低合金钢

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

C、不 锈 钢

C.1铁素体不锈钢: ASTM A182 F429 F430
C.2马氏体不锈钢: ASTM A182 F6a Class1/Class2/Class3/Class4 GB/T 1220 12Cr13
C.3奥氏体不锈钢: ASTM A182 F316 ASTM A182 F304
C.4双相不锈钢: ASTM A182 F51 F53 F55 F60
C.5沉淀硬化不锈钢: ASTM A705 17-4PH

D、镍基合金

ASTM B564 Moenl400
ASTM B564 NO6625(Inconel625)….

国家标准:


ASTM:美国材料试验协会标准
AISI:美国钢铁学会标准
GB:中国国家标准
JIS:日本工业标准

材料书写:国家标准+标准号+材料牌号

球体技术条件


球阀通道截面直径的选择


在设计计算球阀时,首先要确定球体的通道直径,以便作为其他部分计算的基础。球体通道的最小直径要符合相应标准的规定。
设计国标球阀时,全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672—2005《管线阀门技术条件》或GB/T 20173—2006《石油、天然气工业一管线输送系统一管线阀门》标准规定。
设计美标球阀时,全通径球阀的最小通径应符合APl6D—2008/IS014313:2007《石油、天然气工业一管道输送系统一管道阀门》标准规定。
对缩径球阀标准规定,对于公称尺寸DN≤300mm(NPSl2in)的阀门,阀门公称尺寸的孔径缩小一个规格,按标准规定的内径;对于公称尺寸DN350(NPSl4)~N600(NPS24)的阀门,阀门公称尺寸的孔径缩小两个规格,按标准规定的内径;对于公称尺寸DN>600mm(NPS24in)的阀门,和用户商定。对于没有标准规定的球阀,通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60%,设计成缩径形式,这样可以减小阀门的结构,减轻重量,减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用阀门公称尺寸DN与球体通道直径d之比等于0.78。此时,球阀的阻力不会过大。

球体加工工艺流程


球体常用热处理种类


ASTM A105:正火处理
ASTM A350 LF2:调质处理
ASTM A694 F60:调质处理
ASTM A322 4130/4140:调质处理
ASTM A182 F6a CLASS2:调质(二次回火)
ASTM A182 F304/F316/F51/F53/F55/F60:固溶处理
ASTM A705 17-4PH:沉淀硬化处理(淬火+二次人工时效)

球体表面电镀


一、 为什么要化学镀?

目的:提高球体在实际使用中的耐磨损性能或防腐性能

二、为什么碳钢类材料电镀量最大?

碳钢易锈,表面硬度也较低,为了防止碳钢表面锈蚀以及节约成本,所以碳钢电镀的量最大

三、为什么不锈钢材料还要电镀?

主要目的是为了提高球体表面硬度,从而提高使用中的耐磨性。

四、常见种类(分类)

1.化学镀镍磷(参考标准ASTM B733)
1.1 按镀层合金类型分类:
I 类:P无要求
II类:更低磷(1~3%)
III类:低磷(2~4%P):镀态硬度620-750HK
IV类:中磷(5~9%P):广泛用于满足耐磨性和耐腐蚀性场合
V类:高磷(>10%):在各种场合中具有优良的耐盐喷性和耐酸性能,磷含量 大于11.2%的镀层被认为具有磁性。
 

1.2 根据厚度使用条件分类:

SC0 0.1μm——最小使用条件
SC1 5μm——轻载使用条件
SC2 13μm——适度使用条件
SC3 25μm——中度使用条件
SC4 75μm——严重使用条件
 

1.3 按镀后热处理分类:

类别1——沉积态,不热处理
类别2——在260~400 ℃条件下热处理产生850HK的最小硬度
类别3——在180~200 ℃条件下热处理2~4小时,提高钢的镀层附着 力,并为消除氢脆作准备。
类别4——在120~130 ℃条件下热处理1小时以上增加铝合金及渗碳 钢的附着力(结合力)。
类别5——在140~150 ℃条件下热处理1小时以上提高铝、非时效硬 化铝合金、铜、铜合金的镀层附着力。
 

说明:球体热处理硬度要求一般建议客户在500~650HV或600~850HV或 850HV以上,三中之中选择

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