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(zhǎng)度短、啟閉省力、介質(zhì)流動(dòng)方向不受限制、全開時(shí)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(diǎn)，適用于溫度、壓力較高的液體管道。但由于口徑較大，設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)(以下簡(jiǎn)稱“團(tuán)隊(duì)”)依托烏鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)室，以材料基因的思想和高端零部件的目標(biāo)性能及先進(jìn)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(jì)算、高通量測(cè)試表征等技術(shù)為核心手段，合理設(shè)計(jì)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(jìn)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(bǔ)了國(guó)內(nèi)閥門行業(yè)的空白。
 

圖1.數(shù)據(jù)和知識(shí)融合的智能化合金研發(fā)平臺(tái)
 

　　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(dòng)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(jì)口徑可以達(dá)到60英寸，壓力等級(jí)可以達(dá)到150磅及以上。團(tuán)隊(duì)在運(yùn)用材料基因思想搭建的數(shù)據(jù)和知識(shí)融合的智能化合金研發(fā)平臺(tái)上，基于知識(shí)圖譜的智慧大腦，采用API 600美國(guó)石油協(xié)會(huì)(American Petroleum Institute, API)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，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(jī)械加工→表面處理→組裝和測(cè)試)。
 

圖2.基于知識(shí)圖譜的智慧大腦——合金研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方案
 

　　團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)和制造過程中通過有限元模擬分析，全方位分析閥門的強(qiáng)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(hù)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(cè)設(shè)備對(duì)閥門的性能、強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，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(jìn)了地區(qū)和行業(yè)先進(jìn)制造力的躍升。據(jù)悉，目前該產(chǎn)品已外售國(guó)外，成功應(yīng)用于某國(guó)的海水處理項(xiàng)目。
 

圖3.48"-Class900楔式閘閥組裝制造