硬质合金阀球适用场合

硬质合金材料的应用加上计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)以及柔性制造系统(FMS,柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成,能适应加工对象变换的自动化机械制造系统Flexible Manufacturing System)等相关技术的引入使得球阀的设计及制造的效率以及精确程度都得到了大幅度的提升。硬质合金球阀在快速启闭的过程中无任何擦伤以及磨损,在完全开启时流阻极小无限接近于零,而完全闭合时又能很好地承受较大的压力差。因此,等径球阀可广泛运用于石油天然气等管道中的清扫等工作。大多数的硬质合金球阀由于其球体在启闭的过程中具有一定的擦拭能力,可运用于带悬浮固体颗粒的介质中。但是,由于球阀阀座密封圈材料(较为常见的有聚四氟乙烯、合成橡胶、尼龙等)的限制,使得其适用的温度范围受到一定的限制。

理论上说,硬质合金球阀是依靠球体在介质的作用下与阀座之间产生相互的压紧来实现截止功能。而阀座的密封圈在一定的接触压力作用下,局部区域发生弹性和塑性变形,这样一来就能够补偿球体的制造精度以及表面粗糙度,以保证球阀的密封性能。接下来,我们介绍几种常见的硬质合金球阀的适用场合:

1.在双位调节,对密封性能要求高,启闭迅速(1/4转启闭)、压差较大、操作力矩小、流阻力小、有气穴或汽化现象的管路系统中宜使用硬质合金球阀;

2.具有一定腐蚀性的介质的管道中;

3.在低温深冷装置或高温高压的管路系统中;

4.全通径焊接式硬质合金球阀可运用于输油管和输气管需埋设于地下;

5.特殊设计的V形开口结构硬质合金球阀还可具有一定的调节功能;

6.石油化工、电力系统、冶金工业等具有较高工作温度的领域;

7.成品油及天然气的输送或贮存管道或设备。

此外,由于连接方式的不同,硬质合金球阀还可分为全通径或缩径球阀、焊接连接球阀、法兰连接球阀、螺纹连接浮动球阀。其中以法兰连接球阀(其是把两个管道、管件或器材,先各自固定在一个法兰盘上,然后在两个法兰盘之间加上法兰垫,最后用螺栓将两个法兰盘拉紧使其紧密结合起来的一种可拆卸的接头。)最为常见,无论是在冶金系统的氧气管路系统中,还是在城市煤气和天然气的管路系统中都得到了广泛的运用。

硬质合金阀球

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制备晶面比例相等三氧化钨

硼化钨(tungsten boride )的分子式为WB2,是银白色八面体结晶;密度为10.77g/cm3。熔点是2900℃。它不溶于水,可溶于王水和某些浓酸中。100℃时能被氯气分解。硼化钨用电炉加热金属钨与硼直接反应制得;可用作耐火材料。由硼化锆制成的陶瓷制品,硬度大、导电、导热性和化学稳定性好,常用于制作高温发热元件、高温热电偶套管、高温冶炼金属的容器等。硼化镧陶瓷制品主要用于电子装置、电焊机电子枪等阴极材料。硼化铬、硼化钨等常用于耐磨涂层的固体填料。

制备晶面比例相等三氧化钨晶体,首先以表面光滑具有不规则形貌且尺寸为100-5000nm大小的硼化钨为前驱体,在硝酸体系中,硼化钨的质量与硝酸水溶液体积之间的比例为1g/20ml-1g/1000ml。在氢氟酸体系中,硼化钨的质量和氢氟酸水溶液或氢氟酸的乙醇溶液或氢氟酸水、乙醇混合溶液的体积之间的比例是1g/20ml-1g/1000ml。将上述溶液放入烘箱中加热处理,加热时温度为100-300℃,加热时间为2h-48h,热处理结束后用去离子水清洗,接着将此放置60-100℃的环境中烘干。

实验可得,在硝酸水溶液的环境中所得为(002)晶面占优的三氧化钨晶面,形貌为块状体,尺寸约为100-2000nm;在氢氟酸水溶液或氢氟酸的乙醇溶液或氢氟酸水、乙醇混合溶液的环境中所得为三种晶面比例相同的氢钨青铜晶面,再将该产物放置500-1000℃空气中热处理1-3h就可得到三种晶面比例相等的三氧化钨晶体,形貌为立方体,尺寸约为600-2000nm。

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压力影响三氧化钨陶瓷致密度

物理学上的压力(pressure),是指发生在两个物体的接触表面的作用力,或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力,或者是液体对于固体表面的垂直作用力。固体表面的压力通常是弹性形变的结果,一般属于接触力。液体和气体表面的压力通常是重力和分子运动的结果。

压力的作用方向通常垂直于物体的接触面。如果观测到压力的作用方向与接触面并不垂直,通常是由于压力和摩擦力共同作用的结果。

检测成型压力是否影响三氧化钨陶瓷致密化,以压制压力4MPa,烧结温度为1200℃,保温时间为2h的烧结样品为例进行分析。

测试结果如下表:压力影响三氧化钨陶瓷致密度

压强(MPa)

密度(g/cm³)

收缩率(%)

3

6.67

9.87

4

6.73

11.2

5

6.75

11.2

10

6.80

10.5

由以上表格中的数据可以看出,随着压力的增加,烧结后的致密化亦随之增加。一般来说,成型压力越大,坯体中颗粒接触的越紧密,烧结时扩散阻力越小,但过高的成型压力可能使粉料发生脆性断裂,给烧结带来其他不利的影响。可见,应将压力控制在4MPa与5MPa之间效果较好,使得晶粒间结合紧密,从而获得优质三氧化钨陶瓷。

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气孔率影响三氧化钨陶瓷致密度

气孔率又称空隙率,是物体的多孔性或致密程度的一种量度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示;用于鉴定陶瓷和耐火材料等制品的烧结程度,测定活性炭等多孔物质的吸附能力,以及衡量泡沫材料等的技术性能。气孔率的大小和温度、气压等有关系,温度越高、气压越大,一般气孔率也越大。气孔率是陶瓷材料致密程度的表征。它以单位体积陶瓷材料的气孔体积百分数表示。

测试结果如下表:气孔率与三氧化钨陶瓷致密度成正比

烧结温度
(℃)

试样体积
(cm³)

试样干重
(g)

被水饱和的试样重量(g)

显气孔体积
(cm³)

气孔率
(%)

1100

0.639

4.294

4.2652

 

 

1180

0.4745

3.1826

3.1725

 

 

1200

0.2708

1.8284

1.8295

0.0011

0.41

1210

0.2305

1.5228

1.531

0.0082

3.56

国外样品

0.182

1.1454

1.1528

0.0074

4.1

由以上表格数据中的气孔率可以看出,烧结温度为1100℃和1180℃时,烧结样品处于疏松状态,在沸水中煮2h,三氧化钨粉末从块状体上脱落下来;而当温度处于1200℃时,烧结样品气孔率比国外烧结样品要低,气孔率小,因此可以证明此温度下,气孔率值上升,烧结样品的致密度随着上升,另一方面,晶粒与晶粒结合的恰到好处。

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喷雾干燥法制备偏钨酸铵微球时的形貌与粒度

自从1961年Gaziev等发现碳化钨(WC)对环己烷脱氢、乙苯脱氢制苯乙烯具有良好的催化活性以来,WC因其在某些反应中具有类铂的催化活性而被广泛研究。迄今为止的研究表明WC在烷烃重整和烯烃异构化等化学反应表现出一定的催化活性;同时在电化学领域, 它对氢离子化和析氢反应等电催化方面也有着潜在的应用前景。为了提高WC催化剂的催化活性,在制备过程中对WC催化剂颗粒的形貌与粒度进行控制具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。
 
偏钨酸铵(AMT)是制备WC的最重要的原料和前驱体之一。WC的结构与性能受前驱体物理和化学性质的影响,前驱体的粒径和结构会对后期的还原碳化过程产生较大影响,进而影响WC催化剂的催化活性。为了得到粒径和结构良好的前驱体,通常使用的方法为喷雾干燥法,这种方法的基本原理是溶液、乳浊液、悬浮液或者膏糊状物质经过喷雾干燥后,在几秒钟内水分迅速被蒸发,转变成为物理和化学性质较为均一的粉状、颗粒状、空心球或者实心球状产品。该方法制备的前驱体具有颗粒分布均匀,粒径小,球形度好等特点,它也是工业化的工艺路线之一。
 
目前文献报道利用喷雾干燥法可制备的无机微粒主要有氧化锆、氧化钇、硫化镉等,但其主要缺点是颗粒度大,粒径分布范围呈多分散性,且不能控制颗粒结构形成空心球状或实心球状的形貌。本文主要通过喷雾干燥法制备AMT微球,比较了气流式和离心式两种喷雾方式处理所得微球的形貌和粒度的变化,并考察了料液浓度、进料速度及表面活性剂的添加量等条件对AMT微球粒度的影响,它可为介孔结构空心球状WC催化剂的形貌和粒度控制的工艺条件提供参考依据。

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