Specialūs lydinio tvirtinimo elementai, įdėklai ir įvorės: Aukštos temperatūros ir korozijos priežiūros vadovas 

1. Įvadas: Skausmo taškai lydinio tvirtinimo detalėms ir įvorėms

Alyvos ir dujų vožtuvų projektuotojai ir pirkimo inžinieriai, naudodami standartines nerūdijančio plieno tvirtinimo detales ir įprastas bronzines įvores, dažnai susiduria su ankstyvu komponentų gedimu. Esant aukštai temperatūrai, rūgščioms dujoms ir koroziniams skysčiams, įprastos tvirtinimo detalės kenčia nuo įtrūkimų, įtrūkimų ir laipsniško išankstinės apkrovos praradimo. Standartinės įvorės greitai užsifiksuoja arba susidėvi pakartotinio vožtuvo veikimo metu.

Dauguma piešiniais pagrįstų pasirinktinių projektų susiduria su trimis pagrindiniais iššūkiais:

• Specialių lydinių medžiagas sunku apdirbti, todėl susidaro didelis laužo kiekis ir nenuspėjamos gamybos sąnaudos.
• Aukštos temperatūros valkšnumas sukelia varžto išankstinės apkrovos atsipalaidavimą, todėl po ilgalaikės priežiūros gali prasidėti flanšo nuotėkis.
• Nestandartinių lydinio įdėklų ir įvorių konstrukcijose trūksta aiškių nusidėvėjimui atsparių schemų ir nėra patikimo pagrindo aukštai temperatūrai nustatyti tinkamų tarpų.

Šiame vadove aprašomas medžiagų pasirinkimas, sriegio apdirbimas, valkšnumo kontrolė, įvorės susidėvėjimo dizainas ir brėžinio kainos pasiūlymo kontroliniai taškai. Jis sukurtas tik pritaikytiems alyvos ir dujų vožtuvų komponentams. Naudokite jį, kad išvengtumėte medžiagų pasirinkimo klaidų, apdirbimo atliekų ir išlaidų praleidimo, kai tiekiate nestandartinio lydinio komponentus.

2. Pagrindinės medžiagos klasės ir aptarnavimo ribos (Monel, Inconel, Stellite)

Tinkamos lydinio klasės pasirinkimas yra patikimo aptarnavimo pagrindas. Šiame vadove daugiausia dėmesio skiriama trims klasėms, dažniausiai nurodytoms vožtuvų tvirtinimo detalėms, įdėklams ir įvorėms: Monel 400, Inconel 625/718 ir S.Tellito kobalto lydinys.

2.1 Monel 400 (UNS N04400) – korozijai atsparus varžtas, skirtas šlapiai rūgščiai eksploatuoti

• Nuolatinė darbo temperatūra: iki 425°C
• Pirminės terpės atsparumas: Vandenilio fluorido rūgštis, jūros vanduo, sūrymas ir silpnos rūgštinės dujos; labai atsparus įtempių korozijos įtrūkimams jūros ir sūriame vandenyje.
• Tipiškas pritaikymas: Moneliniai varžtai vožtuvų gaubto jungtims jūros vandenyje ir žemos temperatūros korozijos priežiūrai.
• Apribojimas: Prastas atsparumas valkšnumui aukštoje temperatūroje; nerekomenduojama ilgai naudoti aukštesnėje nei 450°C temperatūroje.

2.2 „Inconel 625“ ir „Inconel 718“. – Aukštos temperatūros atsparios šliaužimo tvirtinimo detalės

• Inconel 625 (UNS N06625): Puikus atsparumas įdubimams, plyšinei korozijai ir rūgščioms dujoms (atitinka NACE MR0175); nuolatinis aptarnavimas iki 650°C. Jis naudojamas korozinėms vožtuvų apdailos tvirtinimo detalėms, kur didelis atsparumas tempimui nėra pagrindinis prioritetas.
• Inconel 718 (UNS N07718): nuo kritulių grūdintas nikelio lydinys, pasižymintis išskirtiniu atsparumu valkšnumui; išlaiko didelę išankstinę varžtų apkrovą iki 650°C (1200°F). Ši klasė yra pirmasis pasirinkimas aukšto slėgio, aukštos temperatūros (HPHT) vožtuvo flanšo varžtams, kai išankstinės apkrovos išlaikymas yra labai svarbus.

2.3 Stelitinis kobalto lydinys – nusidėvėjimui atsparūs įdėklai ir įvorės

• Nuolatinė darbo temperatūra: Iki 750–800°C be didelių kietumo nuostolių.
• Pagrindinis privalumas: Išskirtinis atsparumas dilimui, sausai trinčiai ir abrazyviniam nusidėvėjimui net ir be tepimo, idealiai tinka vožtuvo koto lydinio įdėklams ir nestandartinio lydinio įvorėms.
• Bendras pažymys: 6 palydovas (lietas, HRC 38–44), plačiai naudojamas vožtuvų kreipiančiosioms įvorėms ir dėvėjimosi įdėklams.

3. Specialių lydinių tvirtinimo detalių sriegio apdirbimo sunkumai

Specialūs lydinio tvirtinimo elementai Įskaitant monelinius varžtus ir Inconel smeiges, labai sunku įsriegti. Tos pačios medžiagos savybės, užtikrinančios atsparumą korozijai ir karščiui, sukuria pagrindines apdirbimo kliūtis.

3.1 Pagrindinės apdirbimo gedimų priežastys

• Stiprus šalto darbo grūdinimas: Plastinė deformacija nuo pjovimo sukuria sukietėjusį paviršiaus sluoksnį. Lengvas trynimas arba negilūs įpjovimai tik nublizgina sukietėjusią odą ir pagreitina įrankių nusidėvėjimą.
• Žemas šilumos laidumas: Beveik visa pjovimo šiluma išlieka sutelkta į įrankio briauną, o ne išsisklaido į drožlę, todėl greitai atsiranda karbido įdėklo terminis įtrūkimas ir briauna.
• Didelis karščio stiprumas: Medžiaga išlieka tvirta ir kieta net esant pjovimo temperatūrai, todėl susidaro ilgos, dygliuotos drožlės, kurios formuoja briaunas ir pažeidžia sriegio paviršiaus apdailą.
• Siūlų pykinimo rizika: Dėl prasto paviršiaus šiurkštumo sriegis užstrigs surinkimo metu.

3.2 Praktiniai sriegio apdirbimo sprendimai

• Medžiagos būklė: staklių tvirtinimo detalės yra atkaitintos tirpalu minkštos būklės, tada po įsriegimo atlikite senėjimo grūdinimą, kad išvengtumėte visiškai sukietėjusio lydinio pjaustymo.
• Įrankio pasirinkimas: Naudokite aštrius PVD dengtus karbido įdėklus su teigiamais kampais; venkite nuobodžių įrankių, kurie trina, o ne pjauna.
• Pjovimo parametrai: Išlaikykite mažą paviršiaus greitį: 50–100 SFM „Monel“ ir tik 25–45 SFM „Inconel 718“ sriegimui. Išlaikykite pakankamai didelę pastūmą ir pjovimo gylį, kad galėtumėte visiškai perpjauti darbui sukietintą sluoksnį, o ne atlikite lengvus apdailos darbus.
• Pageidautinas formavimo būdas: Valcuoti siūlai yra daug pranašesni už nupjautus specialių lydinio tvirtinimo detalių siūlus. Siūlų valcavimas užtikrina nenutrūkstamą grūdų srautą, pagerina paviršiaus kokybę ir pašalina daugumą pūtimo pavojų.
• Paviršiaus apsauga: Užbaigtus sriegius sutepkite kietu sausos plėvelės lubrikantu (DFL), kur reikalinga apsauga nuo spuogų.

4. Aukštos temperatūros valkšnumas ir išankstinės apkrovos praradimas varžtų jungtyse

Daugelis aukštos temperatūros vožtuvo flanšo nutekėjimų kyla ne dėl korozijos, o dėl varžtų šliaužimo ir laipsniško išankstinės apkrovos atsipalaidavimo per ilgas darbo valandas.

4.1 Kaip valkšnumas sumažina varžto suspaudimo jėgą

Valkšnumas apibūdina lėtą, nuolatinę plastinę deformaciją esant pastoviai apkrovai ir nuolat aukštai temperatūrai, net žemiau medžiagos takumo ribos kambario temperatūroje. Kai aukštesnėje temperatūroje vožtuvo varžtai išlieka įtempti:

• Varžtas lėtai išsitempia, o pradinė suspaudimo jėga palaipsniui mažėja.
• Šiluminis ciklas sustiprina atsipalaidavimą, galiausiai nutraukdamas flanšo sandarinimo kontaktą.
• Monel 400 šliaužimas yra ribotas; „Inconel 718“ yra praktiškas pasirinkimas ilgalaikiam tvirtinimui aukštoje temperatūroje.

4.2 Inžinerinės priemonės išankstinės apkrovos praradimui kontroliuoti

• Medžiagos atnaujinimas: nurodykite Inconel 718, o ne Monel, jei norite atlikti visą nepertraukiamą aptarnavimą aukštesnėje nei 500 °C temperatūroje.
• Apriboti darbinį stresą: Sumažinkite varžto tempimo įtempį padidindami varžto dydį arba sumažindami tikslinį išankstinės apkrovos procentą.
• Terminis karštas suveržimas: Iš naujo priveržkite varžtus, kai mazgas pasiekia pastovią darbinę temperatūrą, kad kompensuotumėte pradinį valkšnumo atsipalaidavimą.
• Griežtas terminis apdorojimas: Užtikrinkite, kad tvirtinimo detalės būtų visiškai sukietintos, kad būtų pasiektos stabilios aukštos temperatūros mechaninės savybės.

5. Nestandartinio lydinio įdėklų ir įvorių nusidėvėjimui atsparaus dizaino schemos

Specialus lydinio įdėklas, speciali lydinio įvorė ir lydinio įvorės komponentai naudojami kaip vožtuvo koto kreiptuvai ir susidėvintys įdėklai. Dominuojantys gedimo režimai yra sausos trinties dilimas, abrazyvinių dalelių susidėvėjimas ir aukšta temperatūra, kurią sukelia nepakankamas šiluminio plėtimosi atstumas.

5.1 Trys pagrindinės dilimui atsparios konfigūracijos

• Tvirta Stellite įvorė: Vieno gabalo išlieta arba kaltinė Stellite 6 įvorė, geriausiai tinka esant didelei apkrovai ir sausos eigos vožtuvų apdailai. Jokių suvirinimo defektų, vienodas kietumas visoje dalyje.
• Bimetalinė įvorė su Stellite danga: Pagrindinis korpusas pagamintas iš legiruotojo plieno, kurio vidinis slankiojantis paviršius padengtas Stellite; subalansuoja dėvėjimosi efektyvumą ir žaliavų sąnaudas vidutinio sunkumo vožtuvams.
• Grafite įterptas nikelio lydinio įdėklas: Savaime sutepianti konstrukcija, skirta nereikalaujančiam sausos priežiūros darbui. Kietieji grafito kamščiai įspaudžiami į lydinio įvorės angą, kad būtų sumažintas metalo ir metalo kontaktas.

5.2 Kritinis aukštos temperatūros tinkamumo atstumas

Stellitas ir nikelio lydiniai kaitinant žymiai išsiplečia. Jei šalto mazgo atstumas yra per mažas, įvorė tvirtai užsifiksuos ant vožtuvo koto ir, pakilus temperatūrai, užsifiksuos.

• Šaltas montavimas turi palikti papildomą tarpą šiluminiam plėtimuisi.
• Esant aukštesnei nei 500°C darbo temperatūrai, kaip pradinė atskaita naudojama 0,05–0,12 mm skersmens padidinimas, palyginti su kambario temperatūros standartiniais deriniais (patikrinamas pagal lydinio šiluminio plėtimosi koeficientus).
• Venkite tvirtai prispausti nestandartinio lydinio įdėklus, kurie veikia cikliškai karštyje.

6. Pagrindinės brėžinio pagrindu pagamintų nestandartinių lydinio komponentų citatos

Dauguma pritaikytų specialių lydinių tvirtinimo detalių ir įvorių projektų pateikiami tiesiogiai iš kliento 2D brėžinių. Trūksta techninių sąlygų dažnai sukelia netikėtas gamybos išlaidas ir ginčus po užsakymo. Žemiau yra visas kontrolinis sąrašas, skirtas piešimo apžvalgai prieš cituojant.

6.1 Medžiagų ir medžiagų sertifikavimo reikalavimai

• Patvirtinkite tikslią UNS klasę (Monel 400, Inconel 718, Stellite 6) ir ASTM medžiagos specifikaciją.
• Patikrinkite, ar medžiagų bandymų ataskaitos (MTR), šilumos analizė ir NACE sour service atitiktis yra privalomos.
• Patikrinkite, ar žaliava turi būti lydoma vakuume, kad sumažintumėte aukšto slėgio vožtuvo dalių vidinį poringumą.

6.2 Apdirbimo ir terminio apdorojimo išlaidų straipsniai

• Reikalavimai sriegiams: valcuotas siūlas vs nupjautas siūlas; sriegio tikslumo klasė; paviršiaus šiurkštumo ribos.
• Terminis apdorojimas: tirpalo atkaitinimas, grūdinimas su amžiumi arba streso mažinimas; terminis apdorojimas padidina gamybos laiką ir padidina išlaidas.
• Neardomasis bandymas (NDT): magnetinių dalelių patikrinimas (MPI) arba ultragarsinis bandymas (UT), siekiant nustatyti kaltinių įdėklų ir įvorių vidinius defektus.
• Paviršiaus danga: tvirtas sausos plėvelės tepalas ant sriegių, kad būtų išvengta mazgo sustrigimo.

6.3 Matmenų tolerancija ir nestandartinės savybės

• Nestandartinis išorinis / vidinis skersmuo, pritaikytos flanšo formos, alyvos grioveliai ir tepimo angos padidina CNC nustatymo laiką.
• Pernelyg griežti tolerancijos reikalavimai padidina laužo kiekį, ypač plonasienių lydinio rankovių, kurios yra linkusios į apdirbimo deformaciją, kiekį.
• Prispaudimo trukdžiai turi būti peržiūrėti; per dideli trukdžiai gali sulaužyti lydinio įdėklus surinkimo metu.

7. Dažniausiai užduodami klausimai apie lydinio tvirtinimo detales ir įvores

1 klausimas: Ar Monel varžtai gali pakeisti Inconel tvirtinimo detales, skirtas vožtuvų aptarnavimui aukštesnėje nei 550 °C temperatūroje?
A: Ne. Monel 400 greitai atsipalaiduoja virš 450°C. Inconel 718 reikalingas, kad būtų išlaikytas išankstinis varžtų įtempimas nuolat aukštoje temperatūroje.

2 klausimas: ar „Stellite“ įvorė yra geresnė kaip tvirta kaltinė arba kietoji perdanga?
A: Tvirtos Stellite įvorės užtikrina pastovesnį atsparumą dilimui be suvirinimo defektų. Sukietėjimas yra ekonomiškas tik didelio skersmens mažos apkrovos rankovėms.

3 klausimas: ar specialiems lydinio sriegiams reikia dangos, apsaugančios nuo suspaudimo?
A: Taip. Nikelio ir kobalto lydiniai turi stiprią šaltojo suvirinimo tendenciją. Reikalinga tvirta sausos plėvelės tepimo danga, kad būtų išvengta sriegių nuplikimo priveržiant varžtus.

4 klausimas: kiek papildomos laisvos vietos reikia skirti aukštos temperatūros lydinio įvorėms?
A: Reikalingas tarpas priklauso nuo darbinės temperatūros ir lydinio šiluminio plėtimosi greičio. 0,05–0,12 mm skersmens tarpas yra preliminarus aptarnavimas, kai temperatūra viršija 500 °C. Šią vertę reikia perskaičiuoti pagal tikslią lydinio ir darbo būklę (turi būti patikrinta).

8. Išvada ir tolesni žingsniai

Renkantis specialius lydinio tvirtinimo elementus, įdėklus ir įvores, reikia subalansuoti atsparumą korozijai, stabilumą aukštoje temperatūroje ir atsparumą dilimui. Naftos ir dujų vožtuvų piešimo projektams:

• Griežtai suderinkite medžiagos klasę su eksploatavimo temperatūra ir ėsdinančia medžiaga; rinkitės Monel drėgnai korozijai, o Inconel 718 – aukštos temperatūros varžtams.
• Optimizuokite sriegio apdirbimą naudodami mažą pjovimo greitį, aštrius įrankius ir valcuotus sriegius, kad sumažintumėte kietėjimą ir šukavimą šalto darbo metu.
• Konstrukcija Stellite lydinio įvorės su pakankamu šiluminio plėtimosi prošvaisa, kad būtų išvengta užstrigimo aukštoje temperatūroje.
• Prieš pateikdami pasiūlymą, visiškai patikrinkite visas technines klientų brėžinių nuostatas, įskaitant terminį apdorojimą, NDT, griežtus leistinus nuokrypius ir paviršiaus apdorojimą.

Jei turite vožtuvo komponentų brėžinius, kuriems reikalinga medžiagų peržiūra, apdirbimo sąnaudų įvertinimas arba nestandartinio lydinio įdėklo / įvorės pasiūlymas, pateikite savo technines specifikacijas detaliam inžineriniam įvertinimui.