壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析

壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:往復(fù)壓縮機(jī)氣閥材料性能對比分析云天化國際云峰分公司合成氨廠朱波【摘要】本文主要介紹了壓縮機(jī)氣閥閥片采用的傳統(tǒng)材料金屬及新型材料PEEK（聚醚醚酮）、鈦材的材料的性能，對比其性能特點(diǎn)，綜合分析三種材料在使用過程中的綜合價值。根據(jù)實際工藝條件選擇合適的閥片材料從而達(dá)到壓縮機(jī)的持久連續(xù)運(yùn)行。關(guān)鍵詞往復(fù)壓縮機(jī)材料性能氣閥閥片金屬閥片PEEK鈦合金壓縮機(jī)氣閥的工作原理及易損件分析壓縮機(jī)氣閥由閥座、閥蓋、閥片、彈簧和緊固螺栓組成，其工作過程是靠氣缸內(nèi)氣體壓力，進(jìn)入氣缸前氣體壓力與彈簧力形成壓力差推動閥片的上下移動達(dá)到開啟和關(guān)閉的狀態(tài)，主要受力部件是氣閥的閥片，易損件即為閥片，閥片的斷裂會導(dǎo)致氣閥閥座密封面受損，甚至落入壓縮機(jī)氣缸內(nèi)導(dǎo)致活塞運(yùn)動過程中發(fā)出異響甚至損壞活塞或缸體，故壓縮機(jī)閥片材料的性能決定了壓縮機(jī)氣閥使用時間的關(guān)鍵因素，也是壓縮機(jī)連續(xù)持久運(yùn)行的有力保障。幾種壓縮機(jī)閥片使用材料金屬材料國內(nèi)外所用閥片鋼種牌號繁多.我國目前常用的有30CrMnSiA,50CrV,4Cr13Mo,3Cr13,pH15-7M0，T10A等，我們公司現(xiàn)使用的閥片材料為3Cr13。3Cr13馬氏體不銹鋼是問世最早的一種不銹鋼，一般在淬火狀態(tài)下使用，具有強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好等特點(diǎn)。（1）力學(xué)性能牌號3Cr13機(jī)械性能3Cr13抗拉強(qiáng)度σb(Mpa)屈服強(qiáng)度σ(Mpa)伸長率δ5(%)斷面收縮率ψ(%)硬度HB≥735≥540≥12≥40≥217PEEK材料PEEK（聚醚醚酮）是芳香族結(jié)晶型熱塑性高分子材料,其熔點(diǎn)為334℃,具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐沖擊、阻燃、耐酸堿、耐水解、耐磨、耐疲勞等特點(diǎn)。(1)耐熱性能：PEEK的熔點(diǎn)為334℃，未增強(qiáng)PEEK的熱變形溫度為135～160℃，玻璃纖維增強(qiáng)后PEEK的熱變形溫度250～300℃，長期使用溫度為250(2)耐腐蝕性能：PEEK的耐腐蝕性與鎳鋼相似，除個別濃酸外，對通常的化學(xué)藥品表現(xiàn)出極好的耐腐蝕性，即使在較高的溫度下，它仍能保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性。(3)耐水解性能：PEEK在23℃下飽和吸水率只有0．5％，可在300℃加壓熱水或蒸氣中使用，在200℃熱水((4)抗蠕變性能：PEEK具有優(yōu)良的抗蠕變性能，即使在200℃(5)耐疲勞性能：PEEK的柔韌性好，對交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性是塑料中最出眾的，可與合金材料媲美。(6)力學(xué)性能：PEEK純樹脂一般不能直接應(yīng)用，還必須添加某些填料、增強(qiáng)材料和助劑制成塑料形式方可應(yīng)用。牌號PEEK機(jī)械性能PEEK抗拉強(qiáng)度σb(Mpa)抗壓強(qiáng)度σ(Mpa)伸長率δ5(%)斷面收縮率ψ(%)硬度HB≥≥≥≥4-5≥104-108鈦合金材料TC1（Ti-2AL-15Mn）鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，它具有優(yōu)異的綜合性能，密度小，比強(qiáng)度和比斷裂韌性高，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，低溫韌性良好，抗蝕性能優(yōu)異，某些鈦合金的最高工作溫度為550℃，鈦合金根據(jù)基體組織不通過分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。TC合金它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時效使合金強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%～100%；高溫強(qiáng)度高，可在400℃～

（1）耐熱性能:在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度。(2)耐腐蝕性能：鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。（3）力學(xué)性能牌號TC1機(jī)械性能TC1抗拉強(qiáng)度σb(Mpa)彈性模量E(Mpa)伸長率δ5(%)斷面收縮率ψ(%)硬度HB≥539≥1×105≥25≥25≥195幾種材料制作的閥片優(yōu)缺點(diǎn)金屬閥片優(yōu)缺點(diǎn)金屬閥片在壓縮機(jī)氣閥中使用已經(jīng)有很長的歷史，并且在許多方面技術(shù)成熟應(yīng)用良好并且材料相對聚合材料容易取得造價較低。但金屬閥片也有一些缺點(diǎn)，例如當(dāng)使用的介質(zhì)為酸性、潮濕氣體時，會嚴(yán)重降低閥片的性能；氫脆是金屬閥片的又一個弱點(diǎn)，會很大程度降低閥片的使用壽命；金屬材料在強(qiáng)度和韌性是不能同時兼顧的，故在保證閥片強(qiáng)度要求的同時也降低了金屬材料的韌性，在使用過程中由于氣體帶液的原因致使閥片受到液擊從而斷裂，斷裂后的閥片對閥座的密封面造成損害從而導(dǎo)致了整個閥門的報廢，金屬閥片也會因腐蝕而產(chǎn)生凹坑，會影響氣密性等。PEEK閥片的優(yōu)缺點(diǎn)采用PEEK閥片的氣閥的可靠性較高。兩物體相撞時其中一物體固定，撞擊能量全部由撞擊物體吸收，PEEK的密度比金屬小得多，彈性模量亦比金屬小，因而在撞擊速度相同時，與閥座、升程限制器之間的撞擊接觸應(yīng)力，PEEK閥片比金屬閥片小得多。PEEK材料的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)比金屬松散，具有很高的沖擊韌度且具有良好的柔韌性，缺口敏感性低，即使形成裂紋，其裂紋的傳播速度也較慢，因而PEEK閥片不易斷裂。PEEK閥片能適用于含有液體和微小異物的氣體，因為塑料的表面很難粘上小金屬片、砂粒等異物，所以避免了這些異物造成的密封片碰傷、磨損和裂紋等同時還可避免金屬閥片斷裂造成氣缸、活塞、活塞環(huán)等損壞的機(jī)組故障。PEEK閥片的耐腐蝕性能比金屬閥片優(yōu)異得多，可避免因腐蝕性介質(zhì)的作用而產(chǎn)生氫脆、腐蝕疲勞、削弱零件強(qiáng)度、損壞密封面等現(xiàn)象。PEEK材料在抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度上都不如金屬材料和鈦合金材料故在高溫和壓差較大的環(huán)境下會產(chǎn)生變形從而失去閥片的密封作用，在往復(fù)壓縮機(jī)閥片的選用中高壓段的閥片還是選取金屬材料較為可靠。TC1（Ti-2AL-15Mn）的優(yōu)缺點(diǎn)它是比較理想的閥片材料,比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度之比)高,疲勞強(qiáng)度高,抗腐蝕性能良好但是鈦合金價格較高?？偨Y(jié)從機(jī)械性能上來看在低壓段選用PEEK閥片較為有優(yōu)勢，PEEK材料的伸長率和斷面收縮率均小于金屬材料及鈦合金材料，在承受強(qiáng)度不超過其承受范圍時它的變形很小且具有較低的硬度能夠有效的保護(hù)氣閥閥座的密封斷面，PEEK閥片的機(jī)械性能也能較好阻止現(xiàn)在工藝狀況中由于氣體帶液造成閥片斷裂損壞閥座的情況。根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)氣閥在使用過程中低壓段容易損壞高壓段氣閥損壞較少的特點(diǎn)可以選擇低壓段采用PEEK閥片，高壓段氣閥采用金屬材料這樣在節(jié)約閥片的采購費(fèi)用的同時也能很好的保證壓縮機(jī)氣閥的使用壽命。參考文獻(xiàn)1、胡建文.閥片剛3Cr13的熱處理工藝研究.河北科技大學(xué)材料系.2、趙純.張玉龍聚醚醚酮20083、用工程塑料閥片代替壓縮機(jī)金屬閥片[期刊論文]-設(shè)備管理與維修2005(9)4、鄒強(qiáng)用聚醚醚酮塑料制作壓縮機(jī)氣閥閥片[期刊論文]-中國設(shè)備工程2