Vožtuvo lizdo ir sėdynės žiedo medžiagos vadovas atbuliniams vožtuvams ir pramoniniams valdymo vožtuvams 

Vožtuvo lizdas ir lizdo žiedas yra pagrindiniai atbulinių vožtuvų ir pramoninių valdymo vožtuvų sandarinimo komponentai. Netinkamas medžiagų parinkimas sukelia ankstyvą eroziją, kavitacijos pažeidimus, metalo dulkes ir nuolatinį vidinį nuotėkį, o tai sukelia neplanuotas dujotiekio prastovas ir dideles priežiūros išlaidas. Šiame vadove aprašoma vožtuvo lizdo struktūra, tipiniai gedimų režimai, nerūdijančio plieno ir „Stellite“ lydinių medžiagų palyginimas, investicijų liejimo standartai ir paviršiaus apdirbimo reikalavimai, padedant inžinieriams ir pirkimų komandoms pasirinkti tinkamą vožtuvo lizdą, lizdo žiedą ir vožtuvo įdėklą, skirtą naftos ir dujų, chemijos ir garo paslaugoms.

1. Vožtuvo lizdo ir atbulinių vožtuvų lizdo žiedo apžvalga

1.1 Apibrėžimas ir struktūriniai skirtumai

Šiame skyriuje atsakoma: Kuo skiriasi vožtuvo lizdas, lizdo žiedas ir vožtuvo įdėklas? Kokį vaidmenį šios dalys atlieka atbulinio vožtuvo sandarinime?

• Vožtuvo sėdynė: fiksuotas sandarinimo pagrindas, integruotas arba įspaustas į vožtuvo korpusą, kuris sudaro pirminį sandarinimo kontaktą su vožtuvo disku arba rutuliu.
• Sėdynės žiedas (atbulinio vožtuvo žiedas): Keičiamas žiedo formos įdėklas, sumontuotas ant sėdynės angos; jis tarnauja kaip sandarinimo paviršius, apsaugantis vožtuvo korpusą nuo nusidėvėjimo.
• Vožtuvo įdėklas: Siaura sandarinimo juosta, apdirbta ant sėdynės žiedo, paprastai padengta Stellite lydiniu, skirta rimtai eksploatuoti.

Pasukite atbulinius vožtuvus ir pakelkite atbulinius vožtuvus pritaikyti skirtingas sėdynių struktūras. Kėlimo atbuliniai vožtuvai turi plokščią siaurą sėdynės juostą, o pasukami atbuliniai vožtuvai naudoja platesnį lanko formos sėdynės paviršių. Visas metalo ir metalo sandarinimo efektyvumas visiškai priklauso nuo medžiagų kokybės ir šių trijų komponentų apdirbimo tikslumo.

1.2 Sėdynės gedimo pasekmės

Kai pažeidžiamas sėdynės sandarinimo paviršius, vožtuvas negali veiksmingai blokuoti atgalinio srauto. Įprasti rezultatai yra nuolatinis terpės nuotėkis, laipsniškas slėgio praradimas ir pilnas vožtuvo pakeitimas per mėnesius, o ne metus.

2. Dažni vožtuvo lizdo ir lizdo žiedo gedimų režimai

Šiame skyriuje paaiškinami tik gedimų mechanizmai, neįvedant materialių sprendimų.

2.1 Erozinis susidėvėjimas (dalelių susidūrimas ir vielos brėžimas)

Didelio greičio skystis, pernešantis kietąsias daleles, išpjauna linijinius griovelius sandarinimo paviršiuje. Šis reiškinys žinomas kaip vielos tempimas ir dažnai pasitaiko aukšto slėgio garo ir srutų vamzdynuose. Kietos kietos dalelės sukelia abrazyvinį susidėvėjimą, palaipsniui pašalindamos medžiagą nuo sėdynės juostos.

2.2 Kavitacijos pažeidimas (mirksėjimas ir burbulo žlugimas)

Kai skysčio slėgis nukrenta žemiau garų slėgio, skystis virsta garų burbuliukais. Šie burbuliukai smarkiai subyra, kai atsigauna slėgis, sukeldami vietines aukšto slėgio smūgio bangas, dėl kurių metaliniame sėdynės paviršiuje susidaro įdubimai ir krateriai. Kavitacija plačiai paplitusi droselio valdymo vožtuvuose ir didelio slėgio skirtumo atbuliniuose vožtuvuose.

2.3. Metalinių sandarinimo paviršių slinkimas ir lipnus susidėvėjimas

Kai du pliki metaliniai paviršiai pakartotinai atsidaro ir užsidaro esant dideliam kontaktiniam slėgiui, tarp sąlyčio taškų vyksta šaltas suvirinimas. Medžiaga nuplyšta nuo vieno paviršiaus ir prilimpa prie poravimosi paviršiaus, sudarydama nuolatinius traukulių pažeidimus. Nerūdijančio plieno poros labai linkusios dygti neapdorojus kietumo.

3. Pagrindinės metalinės medžiagos atbulinio vožtuvo lizdui ir sėdynės žiedui

3.1 316L nerūdijantis plienas (CF3M/F316L) – bendroji korozijos tarnyba

• Kietumas: apie 25 HRC atkaitintoje būsenoje.
• Privalumai: Puikus atsparumas bendrai korozijai ir chlorido korozijai; maža kaina; lengvas investicinis liejimas ir apdirbimas.
• Apribojimai: prastas atsparumas dilimui; negali atsispirti erozijai, kavitacijai ar pylimui esant aukštam slėgiui.
• Tinkamas aptarnavimas: Švarus vanduo, švelnus korozinis skystis, žemo slėgio oro vamzdynai be kietųjų dalelių.

3.2 420 martensitinis nerūdijantis plienas – vidutinio susidėvėjimo paslauga

• Kietumas: 38–42 HRC po grūdinimo ir grūdinimo.
• Privalumai: Didesnis kietumas nei 316L; geresnis atsparumas dilimui; įperkama vidutinio sunkumo paslaugai.
• Apribojimai: Ribotas atsparumas kavitacijai; vis dar linkęs pykti, kai suporuotas su kitu 420 nerūdijančio plieno paviršiumi.
• Tinkama paslauga: žemo slėgio neabrazyvinis skystis, žemo ciklo įjungimo ir išjungimo atbuliniai vožtuvai.

3.3 Stellite lydiniai (Stellite 6 / Stellite 12) – didelės erozijos ir kavitacijos paslauga

Stellitas yra kobalto-chromo-volframo lydinys plačiai naudojamas kaip kietoji danga ant nerūdijančio plieno sėdynių pagrindo.

„Stellite 6“ (pramonės standartinis lygis)

• Kietumas: 36–45 HRC po suvirinimo perdangos.
• Pagrindinės charakteristikos: išskirtinis atsparumas kavitacijai, erozijai ir metalo dilimui; išlaiko didžiąją dalį kietumo iki 500°C aukštos temperatūros garų tarnyboje.
• Naudojimas: aukšto slėgio garai, vidutinio stiprumo srutos, didelio ciklo moduliuojantys atbuliniai vožtuvai ir valdymo vožtuvai.

Stellite 12 (labai nusidėvėjęs)

• Kietumas: 45–53 HRC su didesniu anglies kiekiu.
• Kompromisas: didesnis atsparumas dilimui, bet mažesnis tvirtumas nei Stellite 6; labiau linkę įtrūkti stipriai veikiant.
• Taikymas: Sunkios abrazyvinės srutos ir didelės erozijos sąlygos.

4. Pagrindiniai gamybos ir apdirbimo reikalavimai

4.1 Investicijų liejimo pagrindiniai taškai vožtuvų lizdų įdėklams

Dauguma vožtuvų lizdų žiedų ir įdėklų gaminami per investicinis silicio dioksido liejimas, ypač 316L ir Stellite lydinio komponentams.

• Kontroliuokite susitraukimo poringumą ir karštą plyšimą šalia sandarinimo juostos optimizuodami užtvarų ir šaldymo išdėstymą; išvengti liejimo defektų ant kritinio sandarinimo paviršiaus.
• Prieš apdirbant visiškai pašalinkite keraminio apvalkalo likučius; smėlio likučiai sukels priešlaikinį nusidėvėjimą liejimo metu.
• Po liejimo taikykite įtempių mažinimo terminį apdorojimą, kad išvengtumėte matmenų deformacijos esant cikliniams temperatūros pokyčiams.
• NDT patikrinimas: atlikite gatavų sėdynių žiedų įsiskverbimo testą (PT) ir radiografinį bandymą (RT), kad aptiktumėte vidinį susitraukimą ir paviršiaus įtrūkimus.

4.2 Sandarinimo paviršių kietumo standartas

• Nepadengtos nerūdijančio plieno sėdynės turi atitikti nurodytą tūrinį kietumą; poravimosi disko paviršiaus kietumo skirtumas turi būti bent 5 HRC, kad sumažėtų pylimo rizika.
• Stelitinės kietosios dangos perdangos storis kontroliuojamas 2–4 mm po apdailos apdirbimo; kietumas turi būti tikrinamas tiesiai ant sandarinimo juostos su kietu sluoksniu, o ne ant nerūdijančio plieno pagrindo.
• Rūgštinės naftos ir dujų paslaugos (NACE MR0175): taikomos kietumo ribos, kad būtų išvengta įtrūkimų į sulfidą; „Stellite 6“ yra tinkamas rūgščių dujų aptarnavimui su tinkama kietumo kontrole.

4.3 Metalinių sėdynių paviršiaus apdailos ir padengimo reikalavimai

Paviršiaus šiurkštumas tiesiogiai veikia sandarinimo sandarumą ir tarnavimo laiką.

• Mechaniškai apdorota sėdynės juosta: Ra 0,8–1,6 μm bendriems atbuliniams vožtuvams su metalinėmis jungtimis.
• Uždengtas sandarinimo paviršius, skirtas V/VI klasės nulinio nuotėkio uždarymui (pagal API vožtuvo nuotėkio klasifikaciją): Ra 0,2–0,8 μm, plokštumas reguliuojamas 2 šviesos juostose (0,0005 mm).
• Po galutinio apdirbimo venkite sprogdinimo arba apvirtimo; pūtimas sukuria nelygią paviršiaus tekstūrą ir sutrumpina sėdynės tarnavimo laiką.
• Tikslus plombavimas yra privalomas Stellite Valve Ball ir Seat poros pasiekti vienodą kontaktą per visą sėdynės plotį.

5. Medžiagos atrankos principai pagal paslaugų būklę

Šiame skyriuje pateikiamos veiksmingos atrankos taisyklės nekartojant visų medžiagų eksploatacinių savybių duomenų.

5.1 Švari vidutinė ir švelni korozija

Vidutinė: grynas vanduo, žemos temperatūros švarus angliavandenilis, žemo slėgio dujos be kietųjų dalelių.
Rekomenduojama medžiaga: Tvirta 316L nerūdijančio plieno vožtuvo lizdas ir lizdo žiedas. Norint kontroliuoti viešųjų pirkimų sąnaudas, nereikia jokių „Stellite“ tvirtinimo detalių.

5.2 Aukšto slėgio garai ir erozinis skystis

Vidutinė: prisotinti ir perkaitinti garai, skystis su minkštomis kietomis dalelėmis, didelis srauto greitis.
Rekomenduojama medžiaga: 316 l substratas su Stellite 6 kietu sluoksniu ant sandarinimo juostos, kad būtų atsparus vielos tempimo erozijai ir aukštos temperatūros oksidacijai.

5.3 Kavitacijos ir mirksėjimo paslauga

Vidutinis: didelio slėgio skirtumo droselis, mirksintis skystis, dažnas burbuliuko griūtis.
Rekomenduojama medžiaga: Stellite 6 perdangos sėdynės įdėklas; kobalto lydinys užtikrina daug geresnį atsparumą kavitacijai nei martensitinis nerūdijantis plienas.

5.4 Naftos ir dujų paslauga (NACE MR0175 apribojimai)

Vidutinė: H₂S turinčios rūgščios žalios ir gamtinės dujos.
Pagrindinė taisyklė: kontroliuokite sėdynės kietumą žemiau NACE nustatytos viršutinės ribos; Stellite 6 kietoji danga atitinka NACE MR0175 / ISO 15156 standartą dėl atsparumo sulfido įtempiams įtrūkimams. Venkite nekontroliuojamų didelio kietumo suvirinimo sluoksnių.

6. Dažnai užduodami klausimai

6.1 Stellite Valve Seat vs 316L: kurios tarnavimo laikas ilgesnis?

Sėdynės su kietu paviršiumi užtikrina žymiai ilgesnį tarnavimo laiką nei plikos 316 l sėdynės garų, kavitacijos ir erozijos sąlygomis. Norint užtikrinti švarią žemo slėgio paslaugą, 316L užtikrina pakankamą tarnavimo laiką su mažesnėmis išankstinėmis sąnaudomis.

6.2 Ar rūgščių dujų tarnyboje gali būti naudojamas palydovinis kietumas?

Taip. Stellite 6 atitinka NACE MR0175 / ISO 15156, kai suvirinimo kietumas yra griežtai kontroliuojamas, todėl tai yra standartinė rūgščių alyvos ir dujų atbulinių vožtuvų apdailos medžiaga.

6.3 Koks yra būtinas atbulinio vožtuvo lizdo žiedo kietumas?

• 316L kieta sėdynė: 22–28 HRC (atkaitinta būsena).
• 420 nerūdijančio plieno sėdynė: 38–42 HRC po terminio apdorojimo.
• „Stellite 6“ kieto paviršiaus sėdynė: 36–45 HRC, išmatuota ant perdangos paviršiaus.

7. Išvada ir atrankos santrauka

Pagrindinis vožtuvo lizdo ir lizdo žiedo medžiagos pasirinkimo principas yra lydinio charakteristikų suderinimas su dominuojančiu gedimo režimu:

1. Švariems, mažai korozuojantiems vamzdynams: rinkitės tvirtą 316 l nerūdijančio plieno vožtuvo įdėklą ir lizdo žiedą, kad sutaupytumėte išlaidų.
2. Aukšto slėgio garų, dalelių erozijos ir kavitacijos paslaugai: Nurodykite Stellite 6 kietoji danga ant 316 l pagrindo.
3. Rūgščių dujų paslauga: laikykitės NACE MR0175 kietumo ribų ir pasirinkite kvalifikuotą Stellite perdangą.
4. Prieš priimdami visada patikrinkite liejimo kokybę, paviršiaus apdailą ir sandarinimo paviršiaus kietumą.

Vertindami pritaikytą atbulinio vožtuvo lizdą, lizdo žiedą ir palydovinio vožtuvo rutulinio ir lizdo mazgus, skirtus pramoninėms skysčių sistemoms, su komponentų tiekėju patvirtinkite liejimo procesą, tvirtinimo specifikacijas ir uždengimo standartus, kad išvengtumėte ankstyvo sandarinimo gedimo.