调节阀阀芯锻件的制造工艺分析

调节阀阀芯锻件的制造工艺分析

宋健彬

杭州富阳南方阀业有限公司  311400

摘要：汽轮机，从属旋转蒸汽形式动力装置，运行期间主要是在高压高温的蒸汽从固定喷嘴当中穿过之后，变为加速气流，再快速喷射至叶片部位，装有着叶片排部分转子随之旋转，对外做功同步进行。在火电发电、化工及冶金工业等相关领域当中，汽轮机属于重要装置。因考虑到调节阀属于汽轮机内部的重要构成，阀芯锻件又属于调节阀的核心部分，所以，保证锻件产品高性能较为重要。鉴于此，本文主要探讨调节阀之中阀芯锻件相关制造工艺，只为业内相关人士提供参考。

关键词：阀芯锻件；调节阀；制造工艺

前言：

调节阀的阀芯，则属于汽轮机整个机组当中核心构成部分，对阀芯锻件产品总体制造工艺方面有着较高要求，只有制造出高性能的锻件产品，才可为汽轮机整个机组的高效稳定运行提供保障。因而，对调节阀之中阀芯锻件相关制造工艺开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、汽轮机当中调节阀及其阀芯方面相关概述

汽轮机当中的调节阀，其动力源往往是压缩空气，把气缸当成是执行装置，借由电气阀门专用定位及转换装置、保位阀及电磁阀等各种附件对阀门产生驱动作用，对开关量及其比例实施调节，接收系统所传输部分控制信号，对管道介质实施温度、压力及其流量等各项工艺参数的调控[1]。而针对汽轮机当中调节阀的阀芯，它属于汽轮机整个机组内部调节阀的一个核心功能部件，可借助调节阀对阀芯运行实施调节，促使阀瓣及阀座二者间实际流通面积发生变化，达到调控流体介质总体工艺参数的目的。

2、锻件相关制造工艺

2.1 工况

汽轮机当中，2Cr12NiMo1W1V属于耐热钢常用类型，此钢当中含W、Mo、Cr等较多的合金元素，呈较高的合金含量及高温力学总体强度，处于高温环境当中，组织结构可以维持稳定性，实施热处理过程当中可呈较好的淬透性。2Cr12NiMo1W1V钢被调质之后，整个微观组织往往是以回火索类型氏体居多，在机械性能方面相对较好。故汽轮机包含着十字头、螺栓、阀杆、阀碟、阀芯等耐热钢用各类关键部件当中此钢应用的相对较多。此次主要是对2Cr12NiMo1W1V阀芯锻件类型材料当中合金元素总体优化及其热成型技术工艺、实施调质处理技术工艺等方面因素，其对此钢总体微观组织及其力学性能方面影响情况实施深入分析，以此为基础充分了解并把握调节阀之中阀芯锻件相关制造工艺，详细分析及阐述如下：

2.2 工艺过程

1）在熔炼钢锭作业节点

此次阀芯锻件主要优选VOD精炼8.5t类型钢锭，此2Cr12NiMo1W1V钢当中所含合金元素相对较多，需要科学优化包含着Mo、Ni、Cr、C在内合金元素总体配比，在化学元素总体构成上极具复杂性，阀芯属于能够将阀瓣及阀座二者间实际流通面积改变的重要部分，更是阀体移动后达到对方向、流量及压力等实施控制的阀零件，对微观组织及其力学性而言有着密切联系。所以，熔炼钢锭期间，需要注重化学成分的总体配比优化，对钢锭当中化学元素总体构成作出合理调整，促使产品更具力学性及适用性。考虑到阀芯总体上呈较差使用工况，对耐蚀性方面有着高要求，这就需要将Cr元素的实际含量增加[2]；还应该把Mo元素实际含量增加，促使材料更具耐应力方面腐蚀性；对V元素总体含量也可有所增加，促使材料更具热强性。VOD精炼8.5t类型钢锭内部成分优化过后，如表1为具体的化学成分。钢锭在经由5000t油压装置热开坯逐渐成型之后，始锻温度设定为1170℃±20℃,借由5000t油压装置开坯成相应坯料之后便可着手实施锻造作业，待锻件锻结束，优选正回火（1000℃*6h空冷和700℃/12h空冷）实施预处理作业。

表1 化学成分各项要求及其成品分析明细                   单位：（%）

2）在锻件锻造作业节点

5000t油压装置上面，对8.5t钢锭实施热成型作业，因锻件呈较大吨位，对此锻件实施开坯成型和锻造作业整个过程均需要注意做好把控工作，锻件始就终锻温度分别把控至1170℃、750℃范围，且每次现场锻造成型均形成不同的锻造比。为实现对钢锭实际加热温度方面的精准把控，则电加热炉当中应当把钢锭逐渐加热至1170℃，维持6-9h保温环境，因此钢锭当中有较高的合金含量，所以，合金扩散难度较大，且钢锭不具较好的热传导性，所以，需要优选梯度加热方式，完成钢锭的总体预热处理过后，还需实施高热加热，待加热结束，便可出炉锻造[3]。

3）在锻件成型作业节点

选取予5000t油压装置上面实施锻件成型作业，沿着口线位置压钳，促使锻件尺寸达到Φ480mm*600mm。针对漏盘内部的墩粗应当≥750mm，总体锻造比则需设定为1.9。结合需求逐渐拔长到尺寸为φ545mm*2950mm左右。而后，锯床逐渐下料到锻件尺寸为φ545mm*750mm左右,总体锻造比就需套提升至4.2，以此为基础便可实施精整成形作业。锻后，便可择选正回火方法予以处理，再对锻件实施粗车处理即可结束成型作业。

4）在调质热处理作业节点

由于阀芯锻件具有承热耐高温的性能，因此其热处理温度应选择较高的奥氏体化温度，以此实现更多的合金元素溶解于奥氏体基体，增加了基体性能稳定性。调质热处理采用如图 5 所示的热处理工艺。先后处于≤600 ℃、≤300℃这两个不同温度环境当中实施热处理作业即可。

2.3 严格检验锻件产品

对锻件实施调质的热处理之后，从整个锻件上面截取部分试样，金相试样为15mm*15mm*15mm规格尺寸，拉伸试样则择选为50mm及10mm标距直径拉伸标准试样，优选V型夏氏缺口试样为此次的冲击试样。此次优选Nikon LV200N型号光学形式显微镜，以此为辅助之下对微观组织予以细致观察[4]；优选WDW-100D型号双向拉伸专用试验装置、JB-350B型号摆锤冲击专用实验装置，分别对此次所选试样开展力学拉伸及冲击韧性方面的实验测试，对最终实验结果予以分析。结合锻件完成调质的热处理之后整个微观组织现状可了解到，调质的热处理作业完成之后，该锻件内部微观组织整个基体属于马氏体的均匀组织，无片状或条状的δ铁素体存在，碳化物总体分布均匀，此微观组织处于高温环境当中的强韧性比较优良，且该阀芯部件总体使用性能方面提升显著。经此次测试之后发现，锻件产品自身力学拉伸及其冲击韧性方面均可以满足于产品各项技术要求，产品还有着较高的机械性和冲击韧度，冲击和拉伸均呈大富裕度较大，可见此材料基体呈均匀稳定的力学性能。

3、小结

总而言之，针对于调节阀之中阀芯锻件产品的总体制造工艺，只有密切联系实际，考虑到具体需求及各项要求基础上，充分把握及优化整个制造工艺实施过程，并严格实施产品检验相关工作，才可确保所制造出来的锻件产品自身性能优良、有较好适用性，便于将其更好地推广及应用至汽轮机整个机组当中，将其重要作用充分发挥出来。

参考文献：

[1] 张根红,梁晓捷,粟柏玉.16MnT轴钢锻件生产工艺研究[J].锻造与冲压, 2023(5):58-61.

[2] 陈祥林,宋秦中.大型减压阀阀芯的加工工艺研究[J].苏州市职业大学学报, 2021,32(3):24-28.

[3] 朱安丽,毛文秀,李明星,等.一种耐腐蚀调节阀阀芯的制造工艺:CN201810146159.2[P].CN108330254A.2024.

[4] 纪长全,王赫.阀门类锻件生产研究与实践(上)[J].锻造与冲压, 2021(001):28-28.