煤化工装备中关键阀内件的失效行为及表面强化技术

针对煤化工装备中关键阀内件材质的劣化问题，采用宏/微观多尺度分析方法研究在不同服役工况下阀内件的失效风险因素，并提出阀内件表面的强化策略。结果表明：气-固稀相介质下阀内件失效行为是气-固两相冲蚀导致材料流失；气-固浓相介质下阀内件失效是气相和固相煤粉冲蚀、颗粒及黏着磨损等多种因素耦合，冲蚀所占比例较大；液-固介质下失效机理是腐蚀、冲蚀、磨损等多种因素耦合。基于阀内件失效风险，并结合材质的强-塑-韧适配性原理，提出了多功能一体化涂层的防控策略。通过超音速等离子喷涂技术在基体表面制备Ni Cr-Cr3C2金属-陶瓷涂层，涂层结构致密，硬度提高至HV0.31013。相比不锈钢材质，涂层硬度提高近5倍。拉伸测试表明，Ni Cr-Cr3C2涂层与基体结合强度达到67 MPa，且耐冲击性能优异，实现了材质表面的强化。