上海申弘閥門有限公司
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石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析
隨著石油行業(yè)的發(fā)展以及對鉆采設備技術要求的提高，越來越多的石油鉆采設備廠家將鑄造閥體改為鍛鋼件。我公司歷經(jīng)鍛造技術的沉淀，已為國內(nèi)、國外用戶開發(fā)了各類高壓閥體鍛件近三十個品種，在模鍛閥體領域累計了豐富的鍛造經(jīng)驗。在現(xiàn)代工業(yè)中，流體系統(tǒng)扮演著至關重要的角色，而YK43H活塞式減壓閥作為這些系統(tǒng)的組成部分，其重要性不容小覷。石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析以下是具體的分析：
工作原理：YK43H活塞式減壓閥通過調(diào)節(jié)彈簧的壓力來設定出口壓力，利用膜片感應出口壓力的變化，并通過導閥的啟閉動作驅(qū)動活塞，進而調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位的過流面積大小，實現(xiàn)減壓穩(wěn)壓的目的。這種設計不僅提高了閥門的精確度，還確保了在進口壓力和流量發(fā)生變化時，出口壓力能夠自動保持穩(wěn)定，這對于那些需要嚴格壓力控制的應用場景來說至關重要。
技術特點：YK43H活塞式減壓閥具備的技術特點使其在眾多減壓閥中脫穎而出。它能夠?qū)⑦M口壓力降低至所需的出口壓力，并且即使在進口壓力和流量發(fā)生變化的情況下，也能依靠介質(zhì)本身的能量自動保持出口壓力在一定范圍內(nèi)的穩(wěn)定性。這種自動調(diào)節(jié)能力大大減少了外部控制的需求，提高了系統(tǒng)的可靠性和效率。
應用范圍：YK43H活塞式減壓閥廣泛應用于各種氣體管路，如空氣、氮氣、氧氣、氫氣、液化氣、天然氣等。這意味著無論是在化工、石油煉制、能源生產(chǎn)還是在其他工業(yè)領域，YK43H活塞式減壓閥都能發(fā)揮其關鍵作用，確保氣體傳輸和處理的安全與效率。
性能優(yōu)勢：與其他類型的減壓閥相比，YK43H活塞式減壓閥的性能優(yōu)勢在于其高穩(wěn)定性和廣泛的適用范圍。它不僅能應對高壓差的工作環(huán)境，還能在變化的流量條件下維持穩(wěn)定的出口壓力，這對于保證整個流體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率至關重要。
維護與操作：雖然YK43H活塞式減壓閥的設計復雜性較高，但其維護相對簡單。定期檢查和更換易損部件，如膜片和密封圈，可以確保減壓閥長期保持良好的工作狀態(tài)。此外，操作人員需要接受一定的培訓，以便熟悉其工作原理和調(diào)節(jié)方法，從而確保減壓閥的正確使用和維護。
市場地位：YK43H活塞式減壓閥因其出色的性能和可靠的穩(wěn)定性，在市場上占據(jù)了重要地位。它不僅被國內(nèi)外的許多工程項目選用，還在用戶中享有良好的聲譽。隨著技術的發(fā)展和市場需求的增加，YK43H活塞式減壓閥的應用范圍預計將進一步擴大。
發(fā)展趨勢：隨著工業(yè)自動化和智能制造的發(fā)展，YK43H活塞式減壓閥的發(fā)展前景廣闊。未來的研發(fā)將更加注重提高其智能控制能力，以及與物聯(lián)網(wǎng)技術的融合，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控和故障診斷，進一步提升流體系統(tǒng)的智能化水平。
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析產(chǎn)品結構分析
我公司生產(chǎn)的閥體材料主要為ASTM4130、ASTM410SS、F91、F92等材料，公司生產(chǎn)的閥體鍛件簡圖如圖1所示，重量范圍從10kg到600kg，整體形狀趨于一致。從圖1可以看出，鍛件截面變化較大，在工藝制定及工裝設計時需考慮材料的預分料及工裝的合理設計便于金屬流動。
屬于先導活塞式減壓閥。由主閥和導閥兩部分組成。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成。導閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設定出口壓力、利用膜片傳感出口壓力變化，通過導閥啟閉驅(qū)動活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過流面積的大小，實現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。Y63H高溫高壓蒸汽減壓閥 主要用于蒸汽管路，起減壓穩(wěn)壓作用。
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析性能規(guī)范
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析流量系數(shù)(Cv)
| DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 500 |
| Cv | 1 | 2.5 | 4 | 6.5 | 9 | 16 | 25 | 36 | 64 | 100 | 140 | 250 | 400 | 570 | 780 | 1020 | 1500 |
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析主要外形連接尺寸(PN1.6-4.0)
| 公稱通徑 DN | 外 形 尺 寸 | |||
| L | H | Hl | ||
| 1.6/2.5MPa | 4.0MPa | |||
| 15 | 160 | 180 | 295 | 90 |
| 20 | 160 | 180 | 330 | 98 |
| 25 | 180 | 200 | 330 | 110 |
| 32 | 200 | 220 | 330 | 110 |
| 40 | 220 | 240 | 345 | 125 |
| 50 | 250 | 270 | 345 | 125 |
| 65 | 280 | 300 | 350 | 130 |
| 80 | 310 | 330 | 385 | 160 |
| 100 | 350 | 380 | 385 | 170 |
| 125 | 400 | 450 | 400 | 200 |
| 150 | 450 | 500 | 415 | 210 |
| 200 | 500 | 550 | 475 | 240 |
| 250 | 650 | 525 | 290 | |
| 300 | 800 | 580 | 335 | |
| 350 | 850 | 620 | 375 | |
| 400 | 900 | 660 | 405 | |
| 450 | 900 | 730 | 455 | |
| 500 | 950 | 750 | ||
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析主要零件材料
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石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析工藝技術分析
鍛造原材料規(guī)格的選取一般根據(jù)鍛件料耗及市場通用材料規(guī)格選取。具體的經(jīng)驗方法如下，首先通過三維建模測算鍛件重量，并在鍛件重量的基礎上乘以約1.16倍為料耗及火耗，將此重量作為幾個基礎重量G，其次依據(jù)兩端法蘭的直徑大小選取在該尺寸上下偏差在±5mm左右的規(guī)格棒料D。
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析計算最大面積
通過三維建模分析鍛件的最大截面S，一般閥體的最大截面均在最中間部位的閥身，并將該最大截面Smax乘以1.15倍的經(jīng)驗數(shù)值后為所需坯料的截面并將該截面換算為直徑Dmax。
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析測算鍛件的投影面積
依據(jù)投影面積來核算具體的設備噸位，一般采用鍛造經(jīng)驗公式F=4S，其中F為模鍛錘噸位，S為鍛件投影與橋部、1/2倉部面積之和，依據(jù)不同的設備選型制定不同的工藝及工裝設計方案。
工藝路線及模具設計
通過上述工藝分析的數(shù)據(jù)就可以制訂具體的工藝路線和工裝設計思路，該過程又分為兩類，一類是D≥Dmax，另一類是D≤Dmax。
當D≥Dmax時根據(jù)重量換算一個坯料長度L，若L與鍛件總長接近或略短時，可以直接選取該規(guī)格作為工藝用料。當L大于鍛件總長時，可選取略大規(guī)格的材料，換算后保證L略短于鍛件總長即可。
上述分析提及的鍛件的工藝方法及工裝設計均較為簡單，其工藝方法為坯料直接送入型腔便可鍛打，過程中注意清理氧化皮及鍛件尺寸的控制。其工裝設計思路為單模腔鍛造，可設計四角鎖扣以提升工裝導向精度，具體工裝圖設計如圖3所示。
當D＜Dmax時又分為兩種情況，當1.15D≥Dmax時，工藝方案及工裝設計思路均可參照前文方案執(zhí)行，因為即便坯料的截面小于鍛件截面Smax，但兩端法蘭頸部在變形時會將一部分金屬擠壓到中體部位，不至于鍛件中體缺料，鍛件仍可以充滿。
當鍛件最大截面超過坯料直徑1.15倍時，就要在工藝方案和工裝設計時考慮其他制坯方法。若鍛件重量在150kg左右，且模塊足夠大，承擊面允許的情況下可以在鍛模上設計一個鐓粗型腔，將坯料進行鐓粗后再放入終鍛型腔，在鐓粗的同時可以去除大部分氧化皮，其工裝結構設計如圖4所示，圖中圓形型腔即為坯料鐓粗型腔。
當鍛件最大截面超過坯料直徑1.15倍且鍛件重量較大，分模面較小，不適宜在錘上鐓粗時，只能采用自由鍛造進行制坯。其工裝設計結構同圖3，其自由鍛制坯時，原材料規(guī)格選取方法仍然需參照兩端法蘭截面。同時需設計一套鐓粗用漏盤，鐓粗時將漏盤放置在坯料上下端進行自由鐓粗，鐓粗后坯料總長比熱鍛件短30～50mm，其中漏盤要有足夠的斜度且口部圓角要足夠大，否則易在鍛件過度處形成折疊。具體制坯方式及效果圖見圖5。
為進一步降低生產(chǎn)成本，正在研究一種大型閥體在模鍛錘上制坯的方案，該方案將盡可能的發(fā)揮我公司是10t、16t模鍛錘聯(lián)合鍛造的優(yōu)勢，將自由鍛制坯成本偏高及模鍛錘上制坯不方便操作的弊端得以消除，從而實現(xiàn)大型閥體1~1.5火次鍛造成形。該方案不但可有效降低生產(chǎn)成本而且可很好的提升鍛件表面質(zhì)量，在鐓粗時解決表面氧化皮的困擾。思路是將上述的漏盤以鑲塊模的方式設計并裝配到10t模上，并考慮通用及互換性。坯料在10t模進行鐓粗后，采用操作機轉(zhuǎn)移至16t模鍛錘進行鍛造，從而實現(xiàn)一火次鍛造。其中若生產(chǎn)節(jié)拍較長或異常時，可將坯料稍許加熱保溫后再進行模鍛，鑲塊模設計如圖6所示。
石油化工高壓鍛造減壓閥工藝分析生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及措施
目前，我公司已生產(chǎn)各類閥體三十余種，重量范圍從10kg到560kg，其中有需要制坯也有一次成形，根據(jù)產(chǎn)品重量、規(guī)格形成了一系列的閥體生產(chǎn)工藝及工裝，期間也發(fā)生了一些質(zhì)量問題，隨著工藝的不斷改進及操作水平的提高，一系列質(zhì)量問題正在不斷消除中。
鍛件表面質(zhì)量較差
由于先期操作人員質(zhì)量意識不強，未能將氧化皮有效去除，導致氧化皮粘在坯料表面，最終在鍛件上形成凹坑，嚴重影響外觀質(zhì)量及加工余量。通過后期的質(zhì)量意識教育并在工藝中嚴格要求，同時在生產(chǎn)時可以進行氧化皮去除工序后，表面質(zhì)量得到一定提升。
鍛件彎曲
由于部分鍛件頸部尺寸較小，當鍛模型腔尺寸變大時，切邊的過程中切邊力也相應地增大，導致頸部及法蘭部位切邊力激增，而使得鍛件在長度方向發(fā)生一定量的彎曲，進而影響后續(xù)加工，給劃線加工造成不必要的麻煩。后續(xù)生產(chǎn)中通過及時打磨切邊模刃口使其鋒利，及時修復鍛模該類質(zhì)量問題可以逐步解決。
法蘭及頸部產(chǎn)生折疊
此類問題主要發(fā)生在鍛模上進行鐓粗類產(chǎn)品，其原因主要為坯料鐓粗過度，導致過度部位過于激凸形成臺階，進而在模鍛時形成折疊。出現(xiàn)該質(zhì)量問題后，及時對班組做出要求，要求對鐓粗高度做出限制，同時對鐓粗型腔口部圓角進行加大，此類問題得以解決。
模具塌陷嚴重
由于鍛模四個頸部位置在生產(chǎn)中極易發(fā)生塌陷，一旦班組不能發(fā)現(xiàn)工裝塌陷，導致鍛件局部缺肉可能會生產(chǎn)出批量廢品。在此種情況下，首先將鍛模四個口部圓角修磨使其增大至原尺寸2～3倍，其次要求班組在生產(chǎn)時，必須采用噴霧進行冷卻，避免鍛模局部受熱變形。
批量生產(chǎn)
我公司正進行了多個品種的閥體生產(chǎn)，在工藝、工裝設計中均采用上述方案，取得了良好地效果，同時也出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，通過相應的措施得以消除，圖7所示為批量生產(chǎn)的閥體鍛件。
