一種球閥的修復(fù)方法
【專利摘要】一種球閥的修復(fù)方法，首先檢測球閥磨損尺寸，然后再去除球閥表面疲勞層；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0.05～0.09％，Cr16～19％，Ni22～30％，Mo2.0～3.0％，Mn0.5～1.0％，余量為Fe；采用三維混粉器將其混合均勻；采用同軸送粉方法，通過大功率半導(dǎo)體激光器掃描固定在數(shù)控加工機(jī)床上的球閥，將合金粉末熔覆在球閥表面；對(duì)熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工，獲得尺寸、形狀及精度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的球閥。本發(fā)明工藝簡單、可控性強(qiáng)、能源消耗少，實(shí)現(xiàn)了磨損后球閥的修復(fù)，修復(fù)后的球閥性能良好，使用壽命比新球閥提高3倍以上。
【專利說明】一種球閥的修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械修復(fù)領(lǐng)域，特別是一種球閥的修復(fù)方法。

【背景技術(shù)】 [0002] 球閥具有結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠等優(yōu)點(diǎn)，在石油、石化等相關(guān)領(lǐng)域得到廣 泛應(yīng)用。目前，我國球閥依然存在可靠性差、使用壽命短等不足，嚴(yán)重制約了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 而且作為球閥最重要的密封部件--球閥的球表面在使用中容易磨損，造成密封性下降， 嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致密封失效而報(bào)廢。因此開展針對(duì)球閥這一關(guān)鍵部件的修復(fù)對(duì)于提升我國球閥產(chǎn) 品的使用壽命，提升我國球閥行業(yè)的競爭力具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
[0003] 目前對(duì)失效后的球閥進(jìn)行修復(fù)多是采用堆焊方法，但由于堆焊的熱影響區(qū)大、熱 變形大，極易導(dǎo)致修復(fù)中的球閥表面發(fā)生熱變形而報(bào)廢，實(shí)際使用中，絕大多數(shù)磨損后的球 閥由于沒有合適的工藝方法進(jìn)行修復(fù)而直接報(bào)廢，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，增加了企業(yè)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，可控性強(qiáng)、能源消耗少、成本低、 修復(fù)后球閥性能更好、使用壽命長的球閥的修復(fù)方法。本發(fā)明主要是利用大功率半導(dǎo)體激 光熔覆對(duì)磨損后的球閥進(jìn)行修復(fù)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] (1)對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù) 檢測結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層1?2mm ;
[0007] (2)采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無表面和內(nèi)部缺陷；
[0008] (3)配制合金粉末，所述合金粉末的粒度為153?325目，所述合金粉末各成分 的質(zhì)量百分比為：C0. 05 ?0· 09%，Crl6 ?19%，Ni22 ?30%，Μο2· 0 ?3. 0%，Μη0· 5 ? 1. 0%，余量為Fe ;將按比例配制好的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，混合均勻，制 備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；
[0009] (4)將待修復(fù)的球閥固定在激光加工數(shù)控機(jī)床上，采用半導(dǎo)體激光器熔覆掃描球 閥表面，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)：功率P = 2000?3000W、矩形光斑2. 5 X 11. 5mm、搭接率 30%、掃描速度￥ = 300?580臟/1^11;對(duì)待修復(fù)的球閥球表面采用同軸送粉方法進(jìn)行激光 熔覆，送粉速度為150?200g/min，將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合金熔覆層厚度達(dá)到 3mm ；
[0010] (5)按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；
[0011] (6)對(duì)加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保 證球閥的尺寸、形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1、工藝簡單、無污染、成本低，可以實(shí)現(xiàn)球閥的多次修復(fù)的特點(diǎn)。
[0014] 2、通過大功率半導(dǎo)體激光熔覆合金粉末的方法修復(fù)磨損后的球閥，不但減少、甚 至消除了修復(fù)中的熱變形，而且通過優(yōu)化配比的合金粉末，使得Cr和Ni含量的合適比例， 明顯提高了耐磨性和耐腐蝕性能，特別是提高了耐含硫介質(zhì)的腐蝕性。
[0015] 3、修復(fù)后的球閥使用壽命高于新球閥，修復(fù)后的球閥與新球閥相比壽命提高3倍 以上，具有突出的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1
[0017] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層1mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 05%，Crl6%， Ni22%，Mo2. 0%，MnO. 5%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2000W、矩形光斑2. 5X11. 5_、搭接率 30%、掃描速度V = 300mm/min，送粉速度為150g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0018] 實(shí)施例2
[0019] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 09%，Crl9%， Ni30%，Mo3. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 3000W、矩形光斑2. 5X11. 5mm、搭接率 30%、掃描速度V = 580mm/min，送粉速度為200g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0020] 實(shí)施例3
[0021] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 09%，Crl8%， Ni30%，Mo3. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2600W、矩形光斑2. 5 X 11. 5_、搭接率 30%、掃描速度V = 580mm/min，送粉速度為200g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0022] 實(shí)施例4
[0023] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 07%，Crl8%， Ni28%，Mo2. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2600W、矩形光斑2. 5 X 11. 5_、搭接率 30%、掃描速度V = 480mm/min，送粉速度為180g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0024] 實(shí)施例5
[0025] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 06%，Crl7%， Ni22%，Mo2. 5%，MnO. 8%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2800W、矩形光斑2. 5X11. 5_、搭接率 30%、掃描速度V = 430mm/min，送粉速度為150g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0026] 實(shí)施例6
[0027] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 07%，Crl8%， Ni28%，Mo2. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2600W、矩形光斑2. 5X11. 5_、搭接率 30 %、掃描速度V = 480mm/min，送粉速度為180g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0028] 實(shí)施例7
[0029] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 09%，Crl6%， Ni23%，Mo2. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2450W、矩形光斑2. 5X11. 5mm、搭接率 30%、掃描速度V = 450mm/min，送粉速度為165g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
[0030] 實(shí)施例8
[0031] 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層2mm ;采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無 表面和內(nèi)部缺陷；配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 05%，Crl9%， Ni29%，Mo2. 0%，Mnl.O%，余量為Fe，合金粉末的粒度為153?325目；將按比例配制好 的合金粉末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末；將球閥固定在激 光加工數(shù)控機(jī)床上，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥螺旋表面采用同軸送粉方 法進(jìn)行激光熔覆，激光器熔覆工藝參數(shù)為：功率P = 2850W、矩形光斑2. 5 X 11. 5mm、搭接率 30%、掃描速度V = 530mm/min，送粉速度為175g/min ;將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合 金熔覆層厚度達(dá)到3_ ;按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工；對(duì) 加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球閥的尺寸、 形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；檢驗(yàn)合格后裝配。
【權(quán)利要求】
1. 一種球閥的修復(fù)方法，其特征在于： (1) 對(duì)待修復(fù)球閥進(jìn)行清洗，檢測尺寸，確定球閥表面磨損部位及其磨損量；根據(jù)檢測 結(jié)果，去除球閥表面的疲勞層1?2mm ; (2) 采用磁粉探傷和超聲波探傷，確保去除疲勞層的球閥無表面和內(nèi)部缺陷； (3) 配制合金粉末，所述合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為：C0. 05?0.09%，Crl6? 19%，Ni22?30%，Mo2. 0?3. 0%，MnO. 5?1. 0%，余量為Fe ;將按比例配制好的合金粉 末放入三維混粉器中混合3小時(shí)，混合均勻，制備機(jī)械預(yù)合金化合金粉末； (4) 將帶修復(fù)的球閥固定在激光加工數(shù)控機(jī)床上，采用半導(dǎo)體激光器熔覆掃描球閥表 面，設(shè)定激光器熔覆工藝參數(shù)，對(duì)待修復(fù)的球閥球表面采用同軸送粉方法進(jìn)行激光熔覆，送 粉速度為150?200g/min，將合金粉末在球閥表面熔覆2層，合金熔覆層厚度達(dá)到3mm ; (5) 按照圖紙及有關(guān)技術(shù)要求對(duì)激光熔覆后的球閥進(jìn)行機(jī)械加工； (6) 對(duì)加工后的球閥進(jìn)行表面著色探傷，檢測是否有影響球閥機(jī)械性能的缺陷，保證球 閥的尺寸、形狀、精度及表面質(zhì)量均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球閥的修復(fù)方法，其特征在于：所述合金粉末的粒度為 153 ?325 目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球閥的修復(fù)方法，其特征在于：所述激光器熔覆工藝參 數(shù)為：功率？ = 2000?30001、矩形光斑2.5父11.5_、搭接率30%、掃描速度￥ = 300? 580mm/mi η 〇
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK104152894SQ201410358996
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】付宇明, 鄭麗娟 申請人:燕山大學(xué)