灰水調(diào)節(jié)閥是德士古煤化工生產(chǎn)氣化裝置上的關(guān)鍵設(shè)備。1998年之前，我國還無類似產(chǎn)品，該類產(chǎn)品及備件為國外公司所壟斷，使用的設(shè)備大部分為Fisher、Masoneilan、K∝M公司制造。 1灰水調(diào)節(jié)閥的特點
灰水調(diào)節(jié)閥的特點是介質(zhì)復(fù)雜（三相流：固、液、汽）、壓降大（*大可達(dá)4.2MPa），對閥內(nèi)件沖刷嚴(yán)重，使用壽命較短。由于產(chǎn)品的特殊性，進(jìn)口整閥及備件價格昂貴，造成生產(chǎn)成本的升高，所以，該設(shè)備的國產(chǎn)化在德士古煤化工生產(chǎn)中顯得尤為重要。
2產(chǎn)品的國產(chǎn)化方案
目前國產(chǎn)化方案主要有以下兩種：測繪加工和測繪后根據(jù)使用情況然后進(jìn)行改進(jìn)生產(chǎn)。
2.1測繪加工
2.1.1閥芯閥座結(jié)構(gòu)
以我公司所用Masoneilan公司生產(chǎn)的灰水調(diào)節(jié)閥為例，調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座的典型結(jié)構(gòu)如圖l、圖2所示，屬典型單座調(diào)節(jié)閥，但從閥座的結(jié)構(gòu)??點來看，閥座的的擴(kuò)散段類似氣蝕文氏管形狀，從測繪數(shù)據(jù)中也可以看到：擴(kuò)散段的擴(kuò)散角、長度、口徑比滿足氣蝕文氏管條件。所以，確切地講，該類調(diào)節(jié)閥屬于可調(diào)氣蝕文氏管調(diào)節(jié)閥。
2.1.2閥的材料選擇
根據(jù)以上分析，承做方就可以測繪生產(chǎn)了，生產(chǎn)的關(guān)鍵是閥芯、閥座的碳化鎢部分，經(jīng)過取樣分析，主要成分是碳化鎢（約占92%）及鈷（約占8%），比重約為12.8kg/cm3，硬度HRC≈60，同比國內(nèi)牌號相當(dāng)于YG硬質(zhì)合金系列，考慮到產(chǎn)品須耐沖刷、抗一定的腐蝕，選用YG—8硬質(zhì)合金。
2.1.3國產(chǎn)化備件與原備件使用情況對比
加工好的備件上線使用，以檢驗該國產(chǎn)化方案的可行性。表1是實際使用情況和原備件的比較。
2.1.4使用情況分析
從使用情況可以知道，原備件的有效使用周期為半年，國產(chǎn)化備件的有效使用周期為5個月，有一定的可比性，但在上線運行過程中均存在以下幾個重要問題：
（1）碳化鎢的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
（2）閥頭和閥桿的連接方式引起的閥頭脫落和斷裂。
（3）閥座擴(kuò)散段的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
圖3、圖4是兩種備件的破壞模式圖。
表1 灰水調(diào)節(jié)閥使用情況對比
| 原備件 | 國產(chǎn)化備件 |
1個月 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定、無異常 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定、無異常 |
2個月 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定、無異常 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定、無異常 |
3個月 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定，備件碳化鎢零件
出現(xiàn)一定沖蝕 | 調(diào)節(jié)閥運行穩(wěn)定，備件碳化鎢零件
出現(xiàn)一定沖蝕 |
4個月 | 調(diào)節(jié)閥運行異常，閥頭脫落或斷裂，備件碳化
鎢零件出現(xiàn)比較明顯的沖蝕，閥座擴(kuò)散段處出
現(xiàn)明顯沖刷 | 調(diào)節(jié)閥運行異常，閥頭脫落或斷裂，備件碳化鎢
零件出現(xiàn)比較嚴(yán)重的沖蝕，閥座擴(kuò)散段處出現(xiàn)明
顯沖刷 |
5個月 | 將脫落的閥頭用銅焊接和閥桿焊接，解決閥頭
脫落問題后繼續(xù)使用，調(diào)節(jié)閥運行較為穩(wěn)定，
但碳化鎢零件出現(xiàn)嚴(yán)重的沖蝕，閥座擴(kuò)散段處
出現(xiàn)嚴(yán)重沖刷，但調(diào)節(jié)閥還能勉強使用。 | 將脫落的閥頭用銅焊接和閥桿焊接后繼續(xù)使用，
調(diào)節(jié)閥運行幾天后異常，碳化鎢零件和閥座擴(kuò)散
段處出現(xiàn)嚴(yán)重沖蝕。 |
6個月 | 調(diào)節(jié)閥不能穩(wěn)定運行，碳化鎢零件和閥座擴(kuò)散
段處出現(xiàn)嚴(yán)重沖蝕，需要更換備件。 | |
2.2對國產(chǎn)化方案的改進(jìn)
從以往原備件和國產(chǎn)化備件的使用經(jīng)歷來看，要想使備件滿足實際上線的使用要求（即保證滿足上線使用一個大修周期），就必須著手解決以下幾個方面問題：
1）碳化鎢的耐沖蝕能力。
2）閥頭和閥桿的連接方式。
3）閥座擴(kuò)散段的耐沖蝕能力。
2.2.1碳化鎢耐沖蝕能力的解決方案
通過原備件碳化鎢部分的取樣理化分析，主要成分是碳化鎢（約占92%）及鈷（約占8%），比重約為12.8kg/cm3，硬度HRC≈60，同比國內(nèi)牌號相當(dāng)于YG硬質(zhì)合金系列，該種碳化鎢耐沖刷能力一般，但韌性較好，要提高它的耐沖刷能力，就要相應(yīng)提高它的硬度，提高硬度的途徑有兩條：減少合金中鈷的含量和提高模壓過程中的液壓機壓力。但減小鈷含量對碳化鎢的韌性是致命的，必須采用其他辦法來解決碳化鎢的韌性問題，承做方采用的方法是對碳化鎢粉末進(jìn)行篩選，將當(dāng)量直徑控制在10μm以下，提高在模壓過程中分子間結(jié)合力，提高碳化鎢零件的整體力學(xué)性能。
2.2.2閥頭和閥桿的連接方式
原備件解決閥頭脫落和斷裂的辦法是閥頭和閥桿用銅焊連接，但對改進(jìn)后的碳化鎢采用此方法存在一定問題。由于改進(jìn)后的碳化鎢中鈷含量少，焊接性能變差，且和閥桿的熱膨脹系數(shù)差異太大，易產(chǎn)生裂紋，所以不采取焊接方法。現(xiàn)閥頭和閥桿的連接方式采用螺紋連接加銷釘?shù)霓k法來解決，即將閥頭擰入閥桿后用電火花或激光打出銷釘孔，銷入銷釘后再將銷釘同閥桿焊接，以解決閥頭脫落和斷裂問題。連接結(jié)構(gòu)如圖5。
2.2.3閥座擴(kuò)散段的耐沖蝕能力
該類調(diào)節(jié)閥屬于可調(diào)氣蝕文氏管調(diào)節(jié)閥，基于可調(diào)氣蝕文氏管的工作特點，一般要求H/D不小于2，原備件的H/D約為1.5，出口流體仍然處于恢復(fù)區(qū)，加上實際流體是固、液、汽三相流，故改進(jìn)后的閥座碳化鎢部分的H/D大于2，如圖6所示。
由于閥座的擴(kuò)散段部分也存在嚴(yán)重沖蝕，改進(jìn)后的閥座在擴(kuò)散段上同樣嵌人耐沖刷材料，以保護(hù)基體材料，這種材料可選9Cr18、GH4169、17—4PH等。結(jié)構(gòu)形式如圖7。
3 結(jié)論
經(jīng)過對原備件的分析改進(jìn)，改進(jìn)后的國產(chǎn)化備件解決了原備件的3大問題，即：
（1）碳化鎢的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。
（2）閥頭和閥桿的連接方式引起的閥頭脫落和斷裂。
（3）閥座擴(kuò)散段的耐沖蝕能力不能滿足一個大修周期的需要。