清華新聞網(wǎng)5月11日電 超大口徑超高壓力耐蝕楔式閘閥具有流體阻力小、密封性能好、結(jié)構(gòu)長度短、啟閉省力、介質(zhì)流動方向不受限制、全開時密封面受工作介質(zhì)的沖蝕很小、制造工藝性較好等優(yōu)點，適用于溫度、壓力較高的液體管道。但由于口徑較大，設(shè)計和制造難度相應(yīng)增大，一直制約著閥門行業(yè)的發(fā)展。
為解決這一問題，清華大學(xué)材料學(xué)院張弛研究員帶領(lǐng)的高性能金屬材料基因工程與增材制造團隊（以下簡稱“團隊”）依托烏鎮(zhèn)實驗室，以材料基因的思想和高端零部件的目標(biāo)性能及先進制造工藝特性為基礎(chǔ)，以多模態(tài)數(shù)據(jù)挖掘、多尺度多理論模擬計算、高通量測試表征等技術(shù)為核心手段，合理設(shè)計面向全壽命全流程的材料生產(chǎn)工藝，建立特征組織基元與核心性能目標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系；并應(yīng)用先進制造關(guān)鍵技術(shù)，聯(lián)合閥畢威閥門有限公司在浙江麗水成功研制出48"-Class900超大口徑超高壓力耐蝕楔式閘閥，填補了國內(nèi)閥門行業(yè)的空白。
圖1.數(shù)據(jù)和知識融合的智能化合金研發(fā)平臺
超大口徑超高壓力耐蝕楔式閘閥是一種用于控制管道中介質(zhì)流動的閥門，它較大的口徑和較高的壓力耐蝕性適用于多種介質(zhì)，包括水、油、氣以及各類腐蝕性介質(zhì)。這種閥門的設(shè)計口徑可以達到60英寸，壓力等級可以達到150磅及以上。團隊在運用材料基因思想搭建的數(shù)據(jù)和知識融合的智能化合金研發(fā)平臺上，基于知識圖譜的智慧大腦，采用API 600美國石油協(xié)會（American Petroleum Institute, API）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，形成了該產(chǎn)品定制化的合金研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方案（工藝路線：鑄造→熱處理→機械加工→表面處理→組裝和測試）。
圖2.基于知識圖譜的智慧大腦——合金研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方案
團隊在設(shè)計和制造過程中通過有限元模擬分析，全方位分析閥門的強度、剛度、流量特性，保證閥門在大口徑工作條件下的安全和性能。聯(lián)合閥畢威閥門有限公司在制造過程中使用專門的安裝，維護設(shè)施和區(qū)域來組裝閥門，在閥體內(nèi)腔采用環(huán)氧樹脂噴涂工藝，閥體與閘板的導(dǎo)向筋經(jīng)過特殊的硬化處理，提高了耐蝕及耐磨性，且閥門可以水平或者垂直安裝，并使用專門的檢測設(shè)備對閥門的性能、強度進行檢測，成功研制了48"-Class900超大口徑超高壓力耐蝕楔式閘閥，并已規(guī)模化生產(chǎn)，形成了浙江麗水閥門行業(yè)的新質(zhì)生產(chǎn)力，促進了地區(qū)和行業(yè)先進制造力的躍升。據(jù)悉，目前該產(chǎn)品已外售國外，成功應(yīng)用于某國的海水處理項目。
圖3.48"-Class900楔式閘閥組裝制造
供稿：材料學(xué)院
題圖設(shè)計：李娜
編輯：李華山
審核：郭玲
