煤化工裝備中關鍵閥內件的失效行為及表面強化技術

葛 濤，王 玉，白 宇，武志紅

（1.國家能源集團神華寧夏煤業集團有限責任公司，銀川 750001；2. 西安交通大學 金屬材料強度國家重點實驗室，西安 710049）

0 引言

煤化工裝備中沖蝕、磨損等多因素耦合行為導致設備管道和閥門內壁減薄和泄漏事故，己經成為制約氣-固兩相、液-固兩相流介質輸送效率和穩定性的重要障礙，尤其是氣-固兩相中硬質、不規則顆粒在高速輸送過程中進一步加劇了閥內件的磨損，而在液-固介質工況下閥內件所面臨的腐蝕、流速等因素也應考慮。因此，硬質顆粒、流速、腐蝕等多因素耦合下材料的質量流失速率遠高于單一因素影響下的失質率［1］。

陶瓷、金屬陶瓷等硬質復合材料及涂層廣泛應用于煤化工設備和管線，以提高其沖蝕耐磨損性能。近年來，一些學者研究了不同材料的沖擊磨損性能并總結了其機制［2-8］。對于ZrO2陶瓷，其沖蝕磨損機制以塑性變形為主，且隨著溫度不同，失效行為明顯不同。對于SiC/鋼基表面復合材料，合金元素和碳含量對硬度和沖擊韌性具有重要影響［2-5］；對于WC-Co/NiCrFeSiB 涂層，同時具有脆性和塑性材料的耐沖蝕磨損特性，但以脆性材料的失效模式為主［6-8］。然而，對于高溫、高壓、高流速等真實服役工況下閥內件的失效，其失效行為是多相流動、顆粒、氣流顆粒沖擊過程、材料高溫燒結及環境腐蝕等多種因素耦合作用的結果，在不同的沖蝕環境下，失效機理差異較大。目前，對失效機理的研究集中在宏觀下結構演變，而并未涉及微觀下結構、硬度等系統性的失效分析?！?br>