黑水角閥在煤化工等領域有著廣泛應用，其材料的耐磨性至關重要。目前常見的黑水角閥材料有多種，各有特點。
如閥芯、閥體采用 316L+WC 的材質組合。其中，有使用者反饋還能用，但因沒用過進口產品無法比較。Fisher 的黑水角閥也有較多業績，國內一些品牌如 11 所、漢德閥門、大通、開維喜等的產品，因介質特點，所有過流部分使用碳化鎢或者硬質合金，新產品彎管黑水角閥上市效果不錯，國產性價比較高，壽命方面也能達到進口效果。
黑水角閥中的閥體、閥座以及閥芯閥桿等部件，選用硬質合金材料，經涂層工藝處理的材質在使用前期有較好的耐磨效果，但一旦耐磨層被磨蝕掉，由于基材耐磨性差，內件會在短時間內被磨蝕掉。而將閥芯、閥座采用整體燒結的硬質合金，能在一定程度上提高耐磨性。
另外，堆焊層數也會影響黑水角閥材料的耐磨性。采用等離子堆焊工藝方法，在黑水角閥 F22 材質密封件表面堆焊 Co112 硬質合金，研究發現堆焊兩層后，相較于堆焊一層，顯微硬度平均值提高 11.6%，最大值提高 8.1%，第二次堆焊起到了固溶強化、細晶強化等作用，改善了第一堆焊層的性能。
在實際應用中，不同廠家的黑水角閥材料耐磨性表現有所不同。例如，有的廠家采用陶瓷耐磨和碳化鎢噴涂來提高耐磨性，但也有人反映用過陶瓷效果不好，容易碎。而筒內壁及進閃蒸罐通道、閃蒸罐防沖板采用碳化鎢噴涂，底板加厚的方法被一些廠家采用。還有廠家在角閥底下放些鋼棒減少對底板沖刷，也有一定效果。總之，不同的材料和處理方法在黑水角閥的耐磨性方面各有優劣，需要根據具體的使用工況進行選擇。
黑水角閥由于介質含有固體顆粒且具有腐蝕性，閥體一般選用超級雙相不銹鋼材質。內件材質大體可分為兩類，一類是基材加硬化層處理，如普通不銹鋼做基材，應用各種涂層工藝在表面增加硬化層來提升耐磨性，常見的有在閥芯、閥座的節流口處堆焊或噴焊司太立合金、采用熱絲 CVD 法沉積獲得高質量的 CVD 金剛石涂層、閥芯采用 TiN 涂層工藝而閥座和孔板使用 PDC 復合片作為耐磨材料、在閥芯表面噴涂 Ni-WC 等；另一類是實體硬質材料，如閥芯采用實體碳化鎢，閥座采用嵌有實體碳化鎢等。此外，閥座套包括套筒和套設于套筒端部外側的定位環，定位環的兩個端面均設有放置密封圈的環形槽；第一閥座包括呈筒狀的第一本體和套設于第一本體端部外側的第一襯板，第一本體套設于套筒內。還有一些黑水角閥的閥桿采用 316L 材質等。
以下是幾種常見黑水角閥材料的耐磨性對比：
碳化鎢：硬度極高，摩氏硬度為 8.5-9，具有非常好的耐磨性和耐腐蝕性。常用于閥芯、閥座等關鍵部位，能夠抵御黑水介質中固體顆粒的高速沖刷和磨損，在高溫、高壓、高磨損和腐蝕的環境中表現出色。例如，在一些高壓差的工況下，采用碳化鎢材質的閥芯和閥座可以大大延長角閥的使用壽命。但碳化鎢材料的成本相對較高26。
氧化鋯：摩氏硬度 7.5，具有高硬度、高強度、高韌性、高耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物化性能。其硬度和耐磨性雖不如碳化鎢，但相對其他材料也較為出色，并且具有較好的彈性和可塑性。不過，氧化鋯在極端惡劣的黑水工況下，耐磨性可能遜于碳化鎢，通常用于一些對耐磨性要求較高，但工況條件相對略好的部位，或者作為某些部件的表面涂層材料來提高耐磨性29。
雙相不銹鋼：如 SAF2205 雙相不銹鋼，具有較高的強度和良好的韌性，同時也有一定的耐磨性。它能夠抵抗摩擦、磨損和磨料顆粒的沖擊，在一些耐磨場合得到應用。與碳化鎢和氧化鋯相比，雙相不銹鋼的耐磨性相對較弱，但它具有良好的耐腐蝕性和可焊性，在綜合性能要求較高的場合具有優勢，且成本通常低于碳化鎢等特殊材料3。
合金鋼：合金鋼的硬度、耐磨性、淬透性、耐腐蝕性等比碳素鋼優秀，在機械零件中應用比碳素鋼要廣。碳素鋼的耐腐蝕性和耐磨性普遍不好，所以一般都是用來做結構件，不適合做接觸件，比如軸承等。與上述幾種材料相比，合金鋼的耐磨性處于中等水平，具體性能取決于其合金成分和制造工藝4。
經涂層工藝處理的材質可以在黑水角閥的使用前期達到較好的耐磨效果。例如，在閥芯、閥座的節流口處堆焊或噴焊司太立合金、采用熱絲 CVD 法沉積獲得高質量的 CVD 金剛石涂層、閥芯采用 TiN 涂層工藝而閥座和孔板使用 PDC 復合片作為耐磨材料、在閥芯表面噴涂 Ni-WC 等涂層工藝處理的材質，在使用初期能夠有效提升黑水角閥的耐磨性。然而，一旦耐磨層被磨蝕掉之后，由于基材耐磨性差，內件在極短的時間內就會被磨蝕掉，進而致使黑水角閥的性能劣化加速最終失效。
研究發現，第二次堆焊在第一次堆焊基礎上施加了一次熱處理，共晶成分占比高于第一堆焊層，樹枝晶組織被細化，交界處有明顯的組織轉變區。熔合線附近處有柱狀組織，以 Cr 元素為主，堆焊兩層后，第一堆焊層 Cr 元素含量提高。相較于堆焊一層，堆焊兩層的顯微硬度平均值提高 11.6%，最大值提高 8.1%。第二次堆焊起到了固溶強化、細晶強化等作用，堆焊 “第二韌勁” 對第一堆焊層的性能起到了改善作用，使得黑水角閥更好滿足服役要求。
為提高黑水角閥的耐磨性，可以從多個方面進行改進。角閥內件耐磨材料方面，可以選用更加耐磨耐沖蝕的材料，如超級雙相不銹鋼材質的閥體，內流道可選做硬化處理。內件材質可選用基材加硬化層處理或實體硬質材料。在閥體三通處堆焊鋼板，對閃蒸角閥筒體三通處進行加厚處理，同時在閃蒸角閥筒體內增加耐磨襯里，減緩黑水對角閥筒體的沖刷。在閃蒸角閥筒體底部大蓋上堆焊磨煤機廢舊耐磨棒，可改善底蓋磨損問題。此外，還可以采用不同的堆焊工藝和材料，如等離子堆焊工藝，在黑水角閥 F22 材質密封件表面堆焊 Co112 硬質合金；采用整體燒結的硬質合金閥芯閥座，在閥座后流道適當距離內襯整體燒結的硬質合金，其余流道內噴涂碳化鎢或堆焊硬 STL。
黑水角閥材料的耐磨性對于其在惡劣工況下的使用壽命至關重要。不同的材料和工藝都在努力提高黑水角閥的耐磨性，以滿足煤化工等工業領域的需求。各廠家也在不斷探索和創新，推出具有更好耐磨性的黑水角閥產品。
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鄂公安備案號：42011602001080號 
