煤灰颗粒冲刷、黑水汽化引起的腐蚀等对黑水角阀服役寿命具有不利影响。采用等离子堆焊工艺方法,在黑水角阀F22材质密封件表面堆焊Co112硬质合金,考察堆焊层数对显微组织、元素分布和维氏硬度的影响。研究发现1)第二次堆焊在第一次堆焊基础上施加了一次热处理,共晶成分占比高于第一堆焊层,树枝晶组织被细化,交界处有明显的组织转变区;2)熔合线附近处有柱状组织,以Cr元素为主,堆焊两层后,第一堆焊层Cr元素含量提高;3)相较于堆焊一层,堆焊两层的显微硬度平均值提高11.6%,最大值提高8.1%。进一步分析得知第二次堆焊起到了固溶强化、细晶强化等作用,堆焊“第二韧劲”对第一堆焊层的性能起到了改善作用,使得黑水角阀更好满足服役要求。

针对煤气化高压黑水角阀内件冲蚀磨损严重的问题,根据煤气化高压黑水角阀的介质物性参数、操作工况和三维流道结构,建立了描述阀内介质闪蒸过程、颗粒运动过程和冲蚀磨损过程的数学模型和计算方法,开展阀内颗粒冲蚀磨损过程的数值计算。结果表明：阀内冲蚀磨损严重的区域主要位于阀芯顶部以及衬套入口段,其中,阀芯顶部的冲蚀磨损率最高。数值计算结果与实际失效案例相一致,验证了计算模型和方法的准确性,研究结果可为同类阀门的失效分析及结构优化提供参考。