煤化工用临氢阀门材料及表面处理技术研究

发布时间：2017-10-09 13:12

  本文关键词：煤化工用临氢阀门材料及表面处理技术研究

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【摘要】：以煤制油与煤制气为代表的煤化工行业在我国正取得突飞猛进的发展,但在煤化工的严苛工况中,用于制备油、气的水煤浆粒子对阀门球体、阀座等关键零部件磨损严重。为有效保护阀门球体、阀座等易受磨损的关键零部件,本文采用火焰喷焊与等离子堆焊两种表面处理工艺,制备Ni60-WC复合硬密封涂层保护基体材料,提高生产效率。此外,本文对某公司开发应用于煤化工工况的CF8C铸钢做了前期的探索,为公司实际生产提供一定的参考。本文采用金相显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、硬度计、摩擦磨损试验机等多种分析测试手段,研究了火焰喷焊与等离子堆焊两种表面处理工艺分别制备混合型与包覆型Ni60-WC复合涂层,主要评价了涂层缺陷形式、金相显微形貌、物相分布、界面结合以及涂层的硬度与耐磨性。深入探讨了两种表面处理工艺制备同一涂层性能的异同,并分析了碳化钨添加形式与添加数量对涂层综合性能的影响。研究了CF8C型号铸钢的铸造性能、缺陷形式、金相组织与力学性能,对该型铸钢实际生产做前期的探索。研究了火焰喷焊工艺制备混合型Ni60-WC复合涂层与包覆型Ni60-WC复合涂层两种硬密封涂层的综合性能。结果表明：火焰喷焊工艺制备的混合型Ni60-WC复合涂层总体性能优于该工艺制备的包覆型Ni60-WC复合涂层。火焰喷焊工艺制备的混合型涂层内部缺陷更少,孔隙率更低；涂层内部碳化钨颗粒脱碳分解较少,颗粒可完整的保留在涂层内部；涂层与基体元素互扩散充分,结合方式为冶金结合；两种涂层力学性能接近,硬度与耐磨性均随着碳化钨含量的增加而提高。综合比较火焰喷焊工艺制备的两种混合涂层,混合型Ni60-WC复合涂层总体优于包覆型M60-WC复合涂层。研究了等离子堆焊工艺制备混合型Ni60-WC复合涂层与包覆型Ni60-WC复合涂层两种硬密封涂层的综合性能。结果表明：等离子堆焊工艺制备的两种涂层质量均呈现较高的综合性能。该工艺制备的两种类型的涂层熔融充分,涂层孔隙率极低；混合型M60-WC复合涂层内部碳化钨粒子产生一定融化：两种类型的结合方式均为冶金结合,涂层与基体结合区域存在深度约50um的熔池,基体表层发生了一定的变形和加工硬化；涂层的硬度均匀稳定,两种涂层内部显微硬度波动值均较小。两种涂层耐磨性能优异,涂层耐磨性均正比于涂层内部碳化钨含量,涂层摩擦磨损形貌光滑,塑形变形远小于火焰喷焊工艺制备的同类型涂层。研究了CF8C铸钢的铸造性能、宏观形貌、显微形貌与综合力学性能。结果表明：公司现有砂型铸造与熔模铸造工艺均可生产出无裂纹的铸件,铸件缺陷、显微形貌、综合力学性能均满足ASTM A351承压件用奥氏体不锈钢件标准规范要求。
【关键词】：火焰喷焊 等离子堆焊 Ni60-WC复合涂层 CF8C铸钢
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ055.8;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 金属材料表面热喷涂12-20
• 1.2.1 热喷涂基本原理12-13
• 1.2.2 热喷涂涂层性能评价13-15
• 1.2.3 热喷涂技术及其分类15-17
• 1.2.4 氧乙炔火焰喷焊17
• 1.2.5 等离子堆焊17-19
• 1.2.6 Ni60-WC复合涂层研究现状19-20
• 1.3 煤化工阀门材料研究现状20-21
• 1.4 研究内容21
• 参考文献21-24
• 第二章 试验材料与方法24-32
• 2.1 工艺路线24
• 2.2 试验材料24-27
• 2.2.1 表面处理基体材料24-25
• 2.2.2 表面处理粉末材料25-26
• 2.2.3 混合型Ni60-WC粉末的制备26
• 2.2.4 CF8C铸件原材料26-27
• 2.3 试验设备27-28
• 2.3.1 喷涂设备27
• 2.3.2 铸造设备27-28
• 2.4 分析测试28-31
• 2.4.1 金相显微分析28
• 2.4.2 扫描电镜分析(SEM)28-29
• 2.4.3 能谱分析(EDS)29
• 2.4.4 X射线衍射分析29
• 2.4.5 硬度测定29-30
• 2.4.6 摩擦磨损性能测定30
• 2.4.7 无损探伤30-31
• 2.4.8 抗拉强度31
• 参考文献31-32
• 第三章 火焰喷焊制备Ni60-WC复合涂层分析研究32-55
• 3.1 火焰喷焊制备Ni60-WC复合涂层32-33
• 3.2 涂层组织结构的缺陷分析33-37
• 3.3 涂层金相组织分析37-43
• 3.3.1 混合型Ni60-WC涂层组织分析37-40
• 3.3.2 包覆型Ni60-WC涂层组织分析40-43
• 3.4 涂层SEM分析43-46
• 3.4.1 火焰喷焊混合型Ni60-涂层SEM分析43-45
• 3.4.2 火焰喷焊包覆型Ni60-WC涂层SEM分析45-46
• 3.5 涂层综合力学性能46-53
• 3.5.1 涂层硬度分析46-48
• 3.5.2 涂层耐磨性分析48-53
• 3.6 本章小结53
• 参考文献53-55
• 第四章 等离子堆焊制备Ni60-WC复合涂层分析研究55-74
• 4.1 等离子堆焊制备Ni60-WC复合涂层55
• 4.2 涂层组织结构的缺陷分析55-58
• 4.3 涂层组织分析58-64
• 4.3.1 混合型Ni60-WC涂层组织分析58-62
• 4.3.2 包覆型Ni60-WC涂层组织分析62-64
• 4.4 涂层SEM分析64-67
• 4.4.1 等离子堆焊混合型Ni60-WC涂层SEM分析64-66
• 4.4.2 等离子堆焊包覆型Ni60-WC涂层SEM分析66-67
• 4.5 涂层综合力学性能分析67-73
• 4.5.1 涂层硬度分析67-69
• 4.5.2 涂层耐磨性分析69-73
• 4.6 本章小结73
• 参考文献73-74
• 第五章 煤化工用CF8C铸钢前期试验研究74-82
• 5.1 试样制备74-76
• 5.2 CF8C铸钢组织与夹杂物的观察76-79
• 5.2.1 宏观形貌76-77
• 5.2.2 铸件探伤77-78
• 5.2.3 金相观察78-79
• 5.3 CF8C铸钢主要力学性能分析79-81
• 5.4 本章小结81
• 参考文献81-82
• 第六章 结论82-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果84

【参考文献】

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本文编号：1000373