在某些特殊工況介質(zhì)場合，如含有大量固體硬顆粒的介質(zhì)，傳統(tǒng)的閥類，如閘閥、截止閥無法適用。對于同時存在高溫、高壓、含固體顆粒介質(zhì)的場合，金屬硬密封耐磨球閥是目前被普遍認可的一種閥門。
金屬硬密封耐磨球閥是近年來技術(shù)發(fā)展zui快的閥類之一。
隨著其技術(shù)的發(fā)展，金屬硬密封耐磨球閥的應用的領域與范圍將更加廣泛。
A、超音速火焰噴涂技術(shù)（HVOF）
超音速火焰噴涂（HVOF）主要是通過*的速度將耐磨粉末涂層材料噴涂到基體材料表面，噴涂時的氣流速度在很大程度上決定了噴涂的質(zhì)量，噴槍能夠產(chǎn)生更高的氣流速度，則耐磨粉末涂層就能夠獲得更高的運動速度，從而耐磨粉末涂層與基體材料就能夠獲得更高的結(jié)合力和更高的致密性，因此也就具有更好的耐磨性能和耐腐蝕性能。
超音速噴涂的優(yōu)點是可以噴涂超硬的涂層材料，涂層的硬度甚至可以達到HRC74以上，因此涂層具有很好的抗擦傷性能和耐磨性能。另外，超音速噴涂時，基體材料不需要進行高溫加熱，因此基體材料不會發(fā)生熱變形。由于超音速噴涂主要是通過耐磨粉末涂層與基體材料的高速撞擊而產(chǎn)生的物理結(jié)合，結(jié)合強度比鎳基合金的熱噴涂要低一些，通常結(jié)合力在68～76MPa左右，因此，對于高壓球閥（如CLASS1500～CLASS2500的球閥）的球體，采用超音速噴涂技術(shù)其涂層在使用中有脫落的可能。
B、鎳基合金熱噴涂技術(shù)
鎳基合金熱噴涂是目前在金屬硬密封球閥上成功應用的一種密封面硬化方法，鎳基合金耐磨、耐腐蝕、耐溫等，其綜合性能優(yōu)良，根據(jù)我們的實踐，鎳基合金適用于灰水、黑水、煤漿、煤渣等多種工況介質(zhì)。
鎳基合金是一種自溶合金，主要成分包括鎳、鉻、硼、硅，其中鎳是主要成分，也是耐磨材料與基體材料的粘合劑，根據(jù)配比成分的不同，可以獲得不同的硬度，金屬硬密封球閥一般采用HRC55～64的硬度。通過對基體材料及鎳基合金材料的高溫加熱，能夠使基體與密封面耐磨材料達到冶金結(jié)合，因此，鎳基合金熱噴涂具有結(jié)合強度高的特點。與超音速火焰噴涂相比，鎳基合金熱噴涂的另一個優(yōu)點是涂層的厚度較大，一般為0.5～1.0mm。
體及鎳基合金材料加熱溫度的控制非常重要，溫度過低，基體材料與鎳基合金材料不能真正實現(xiàn)冶金結(jié)合，容易引起涂層材料的脫落。而溫度過高，會導致鎳基合金材料的熔化流失。對于大口徑球體，由于球體各部位的壁厚很不均勻，因此，要均勻的控制球體的加熱溫度難度很大，這是鎳基合金熱噴涂的主要難點，為此，我們采取了中頻感應球體加熱的技術(shù)，取得了很好的效果。
球體的中頻感應加熱和鎳基合金熱噴涂
C、激光熔覆技術(shù)
采用激光熔覆技術(shù)進行球體表面的合金噴焊也具有很好的效果，采用該技術(shù)，球體的熱影響區(qū)很小，噴焊層的硬度比鎳基熱噴涂更高，但是噴焊效率較低，而且噴焊后的球體表面光潔度較低，加工量較大。
球體及閥座表面耐磨層的硬化技術(shù)應該根據(jù)使用工況條件、介質(zhì)硬度、制造廠的工藝條件來進行合理的選擇和應用。
球體的圓度及加工制造工藝
對于金屬硬密封耐磨球閥，密封性能直接關(guān)系到閥門的使用壽命，尤其在高壓差工況，如果閥門存在一定的泄漏量，在閥門的泄漏部位很容易被高速流動的介質(zhì)沖刷，從而發(fā)生更大的泄漏，zui終造成閥門的磨損失效。對于金屬硬密封球閥，球體的圓度直接關(guān)系到閥門的密封性能。通常，對于噴涂后的球體先采用數(shù)控球面磨床進行研磨，然后再采用自制的研磨設備進行球體的精密研磨，通過三坐標測量儀的檢測，確保球體的圓度達到0.02mm以內(nèi)，從而使金屬硬密封球閥達到氣體密封試驗零泄漏。
高溫工況的結(jié)構(gòu)設計
金屬硬密封球閥通常應用于高溫工況，材料在高溫下的熱膨脹是金屬硬密封球閥設計必須考慮的問題。高溫金屬硬密封球閥的閥座與閥體之間的密封通常采用柔性石墨，柔性石墨等材料在高溫下會產(chǎn)生體積膨脹，如果結(jié)構(gòu)設計沒有考慮材料在高溫下的膨脹補償，閥門在高溫下必然會因為材料的膨脹而被卡死而不能動作。為了解決該問題，通常在閥座背后設置彈簧，通過彈簧來調(diào)整和補償高溫下材料的膨脹問題。彈簧可以有多種結(jié)構(gòu)形式，如圓柱螺旋彈簧、蝶形彈簧、板簧及波型彈簧等。為了保證彈簧在高溫下的性能，彈簧一般采用Inconel材料制造。對于蝶形彈簧和板簧，為了改善彈簧的性能，可以采用多片薄型彈簧的組合結(jié)構(gòu)設計。
固體介質(zhì)的粘結(jié)問題
金屬硬密封球閥通常應用于固體液體混合的介質(zhì)，某些固體液體混合介質(zhì)特別容易粘結(jié)在球體等零件的表面，導致閥門無法啟閉。對于這樣的工況介質(zhì)，通常在閥座密封面的兩側(cè)設置刮刀結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)），這樣在閥門的啟閉過程中，閥座兩側(cè)的刮刀可以自動的刮除球體表面粘結(jié)的雜質(zhì)，從而確保閥門能夠自如的啟閉，并同時具有良好的密封性能。
對用于易粘結(jié)的固體液體混合介質(zhì)，盡管采用刮刀可以刮除球體表面的粘結(jié)物，但是球閥的啟閉扭矩必然會有較大的增加，因此，在設計時應該考慮到這種不利的影響因素，在閥軸的強度設計、材料的選用，尤其是球體與閥軸的連接強度以及閥軸與驅(qū)動裝置的連接強度應該有足夠的余量，而且，在驅(qū)動裝置的配置時同樣應該考慮有更大的驅(qū)動力，以保證在的工況條件下閥門的正常啟閉。
部件之間的連接問題
由于高參數(shù)金屬硬密封耐磨球閥的工況條件苛刻，一些細節(jié)的忽視也可能引起閥門的失效。比如支架與閥體的連接、支架與驅(qū)動裝置的連接、球體的上支撐接盤與閥體的連接，對于普通的軟密封球閥，由于扭矩較小，采用螺栓螺母就可以解決連接問題，但是由于高參數(shù)金屬硬密封耐磨球閥的扭矩很大，而螺栓螺母的連接存在較大的間隙，很容易引起連接部件之間的錯位移動，其結(jié)果會導致閥門無法關(guān)閉到位，從而引起閥門的泄漏，進而引起閥門的磨損而破壞。因此，對于高參數(shù)金屬硬密封耐磨球閥來說，采用銷釘或其它方法進行連接部件之間的連接和定位是非常重要的。
