คู่มือวัสดุบ่าวาล์วและแหวนบ่าสำหรับเช็ควาล์วและวาล์วควบคุมอุตสาหกรรม 

บ่าวาล์วและวงแหวนบ่าเป็นส่วนประกอบหลักของเช็ควาล์วและวาล์วควบคุมอุตสาหกรรม การเลือกวัสดุที่ไม่เหมาะสมนำไปสู่การกัดเซาะก่อนเวลาอันควร ความเสียหายจากโพรงอากาศ การกะเทาะของโลหะ และการรั่วไหลภายในอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เกิดการหยุดทำงานของท่อโดยไม่ได้วางแผนและค่าบำรุงรักษาที่สูง คู่มือนี้ครอบคลุมถึงโครงสร้างบ่าวาล์ว โหมดความล้มเหลวทั่วไป การเปรียบเทียบวัสดุระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมสเตลไลต์ มาตรฐานการหล่อแบบลงทุน และข้อกำหนดด้านการตัดเฉือนพื้นผิว ช่วยให้วิศวกรและทีมจัดซื้อจัดจ้างเลือกบ่าวาล์ว แหวนรองบ่า และส่วนสอดวาล์วที่เหมาะสมสำหรับบริการน้ำมันและก๊าซ เคมี และไอน้ำ

1. ภาพรวมของบ่าวาล์วและแหวนบ่าในเช็ควาล์ว

1.1 ความหมายและความแตกต่างทางโครงสร้าง

คำตอบในส่วนนี้: อะไรคือความแตกต่างระหว่างบ่าวาล์ว แหวนบ่า และส่วนสอดวาล์ว? ชิ้นส่วนเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในการปิดผนึกเช็ควาล์ว?

• บ่าวาล์ว: ฐานการซีลแบบตายตัวที่รวมหรือกดเข้ากับตัววาล์ว ซึ่งก่อให้เกิดหน้าสัมผัสการซีลหลักกับแผ่นดิสก์หรือลูกบอลของวาล์ว
• แหวนรองนั่ง (แหวนเช็ควาล์ว): เม็ดมีดรูปวงแหวนแบบเปลี่ยนได้ที่ติดตั้งอยู่บนรูเบาะนั่ง มันทำหน้าที่เป็นพื้นผิวการปิดผนึกแบบบูชายัญเพื่อปกป้องตัววาล์วจากการสึกหรอ
• ใส่วาล์ว: แถบปิดผนึกแคบที่กลึงบนวงแหวนรองนั่ง ซึ่งโดยปกติจะเคลือบผิวแข็งด้วยโลหะผสม Stellite เพื่อการใช้งานที่สมบุกสมบัน

สวิงเช็ควาล์วและเช็ควาล์วยก ใช้โครงสร้างที่นั่งที่แตกต่างกัน เช็ควาล์วยกมีแถบที่นั่งแบนและแคบ ในขณะที่เช็ควาล์วแบบสวิงใช้หน้าที่นั่งที่มีรูปทรงส่วนโค้งที่กว้างขึ้น ประสิทธิภาพการปิดผนึกระหว่างโลหะกับโลหะทั้งหมดขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุและความแม่นยำในการตัดเฉือนของส่วนประกอบทั้งสามนี้โดยสิ้นเชิง

1.2 ผลที่ตามมาของความล้มเหลวของที่นั่ง

เมื่อพื้นผิวซีลเบาะนั่งเสียหาย วาล์วจะไม่สามารถปิดกั้นการไหลย้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ที่พบบ่อย ได้แก่ การรั่วไหลของตัวกลางอย่างต่อเนื่อง การสูญเสียแรงดันทีละน้อย และการเปลี่ยนวาล์วเต็มภายในไม่กี่เดือนแทนที่จะเป็นหลายปี

2. โหมดความล้มเหลวทั่วไปของบ่าวาล์วและแหวนบ่า

ในส่วนนี้จะอธิบายเฉพาะกลไกความล้มเหลวโดยไม่ต้องแนะนำวิธีแก้ปัญหาด้านวัสดุ

2.1 การสึกหรอจากการกัดเซาะ (การกระแทกของอนุภาคและการวาดลวด)

อนุภาคของแข็งที่มีของเหลวความเร็วสูงจะตัดร่องเชิงเส้นบนหน้าซีล ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการวาดลวด และมักเกิดขึ้นในท่อไอน้ำแรงดันสูงและท่อสารละลาย อนุภาคของแข็งแข็งทำให้เกิดการสึกหรอจากการเสียดสี โดยค่อยๆ ขจัดวัสดุออกจากสายรัดเบาะ

2.2 ความเสียหายจากโพรงอากาศ (การกะพริบและการยุบตัวของฟองอากาศ)

เมื่อความดันของเหลวลดลงต่ำกว่าความดันไอ ของเหลวจะกะพริบเป็นฟองไอ ฟองอากาศเหล่านี้จะยุบตัวอย่างรุนแรงเมื่อความดันกลับคืนมา ทำให้เกิดคลื่นกระแทกแรงดันสูงเฉพาะจุด ซึ่งสร้างความเสียหายเป็นรูพรุนและหลุมบนพื้นผิวเบาะโลหะ การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในวาล์วควบคุมการควบคุมปริมาณและเช็ควาล์วแรงดันต่างสูง

2.3 การสึกหรอของคราบและกาวบนพื้นผิวซีลโลหะ

เมื่อพื้นผิวโลหะเปลือยสองพื้นผิวเปิดและปิดซ้ำๆ ภายใต้แรงกดสัมผัสสูง การเชื่อมเย็นจะเกิดขึ้นระหว่างจุดสัมผัส วัสดุฉีกขาดออกจากพื้นผิวด้านหนึ่งและเกาะติดกับใบหน้าผสมพันธุ์ ทำให้เกิดความเสียหายจากการยึดอย่างถาวร คู่สเตนเลสสตีลมีแนวโน้มที่จะเกิดการครูดได้ง่ายโดยไม่ต้องมีการเคลือบผิวแข็ง

3. วัสดุโลหะหลักสำหรับตรวจสอบบ่าวาล์วและแหวนบ่า

3.1 สแตนเลส 316L (CF3M/F316L) – บริการการกัดกร่อนทั่วไป

• ความแข็ง: ประมาณ 25 HRC ในสภาพอบอ่อน
• ข้อดี: ทนทานต่อการกัดกร่อนทั่วไปและการกัดกร่อนของคลอไรด์ได้ดีเยี่ยม ต้นทุนต่ำ ลงทุนหล่อและตัดเฉือนได้ง่าย
• ข้อจำกัด: ความต้านทานการสึกหรอต่ำ ไม่สามารถต้านทานการกัดเซาะ การเกิดโพรงอากาศ หรือการครูดภายใต้แรงดันสูงได้
• บริการที่เหมาะสม: น้ำสะอาด ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอ่อน ท่ออากาศแรงดันต่ำที่ไม่มีอนุภาคของแข็ง

3.2 420 สแตนเลสมาร์เทนซิติก - บริการสึกหรอปานกลาง

• ความแข็ง: 38–42 HRC หลังจากดับและแบ่งเบาบรรเทา
• ข้อดี: ความแข็งสูงกว่า 316L; ประสิทธิภาพการป้องกันการสึกหรอที่ดีขึ้น ราคาไม่แพงสำหรับการบริการระดับปานกลาง
• ข้อจำกัด: ความต้านทานต่อการเกิดโพรงอากาศที่จำกัด ยังคงมีแนวโน้มที่จะเกิดอาการหวือหวาเมื่อจับคู่กับหน้าสเตนเลสสตีล 420 อีกอัน
• บริการที่เหมาะสม: ของเหลวไม่มีฤทธิ์กัดกร่อนแรงดันต่ำ เช็ควาล์วเปิด-ปิดรอบต่ำ

3.3 โลหะผสมสเตลไลต์ (Stellite 6 / Stellite 12) – บริการการกัดเซาะและการเกิดโพรงอากาศอย่างรุนแรง

Stellite เป็นโลหะผสมโคบอลต์โครเมียมทังสเตน ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบผิวแข็งบนพื้นผิวที่นั่งสแตนเลส

Stellite 6 (เกรดมาตรฐานอุตสาหกรรม)

• ความแข็ง: 36–45 HRC หลังจากการเชื่อมซ้อนทับ
• ประสิทธิภาพหลัก: ทนทานต่อการเกิดโพรงอากาศ การกัดเซาะ และการกัดโลหะได้ดีเยี่ยม รักษาความแข็งสูงสุดได้ถึง 500°C บริการอบไอน้ำอุณหภูมิสูง
• การใช้งาน: ไอน้ำแรงดันสูง สารละลายปานกลาง เช็ควาล์วแบบมอดูเลตรอบสูง และวาล์วควบคุม

Stellite 12 (เกรดการสึกหรอสูง)

• ความแข็ง: 45–53 HRC โดยมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า
• ข้อเสีย: ทนทานต่อการเสียดสีสูงกว่าแต่มีความเหนียวต่ำกว่า Stellite 6 มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวภายใต้แรงกระแทกหนัก
• ใบสมัคร: สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรงและสภาวะการกัดเซาะอย่างหนัก.

4. ข้อกำหนดด้านการผลิตและการตัดเฉือนที่สำคัญ

4.1 ประเด็นสำคัญในการหล่อการลงทุนสำหรับการแทรกบ่าวาล์ว

แหวนบ่าวาล์วและส่วนแทรกส่วนใหญ่ผลิตผ่าน การหล่อการลงทุนซิลิกาโซลโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบโลหะผสม 316L และ Stellite

• ควบคุมความพรุนของการหดตัวและการฉีกขาดจากความร้อนใกล้กับแถบปิดผนึกโดยการปรับรูปแบบ gating และ chill ให้เหมาะสม หลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในการหล่อบนพื้นผิวการปิดผนึกที่สำคัญ
• ขจัดคราบเปลือกเซรามิกให้หมดก่อนการตัดเฉือน ทรายที่ตกค้างจะทำให้เกิดการสึกหรอก่อนเวลาอันควรระหว่างการขัด
• ใช้ความร้อนบรรเทาความเครียดหลังจากการหล่อเพื่อป้องกันการเสียรูปของมิติภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแบบวนรอบ
• การตรวจสอบ NDT: ทำการทดสอบการแทรกซึม (PT) และการทดสอบด้วยภาพรังสี (RT) บนวงแหวนรองที่เสร็จแล้วเพื่อตรวจจับการหดตัวภายในและรอยแตกที่พื้นผิว

4.2 มาตรฐานความแข็งสำหรับพื้นผิวซีล

• ที่นั่งสแตนเลสที่ไม่เคลือบต้องมีคุณสมบัติตรงตามความแข็งที่ระบุ หน้าจานผสมพันธุ์ควรมีความแข็งต่างกันอย่างน้อย 5 HRC เพื่อลดความเสี่ยงในการครูด
• ความหนาของการเคลือบผิวแข็งแบบ Stellite จะถูกควบคุมที่ 2–4 มม. หลังจากการตัดเฉือนเสร็จสิ้น จะต้องทดสอบความแข็งโดยตรงบนแถบซีลที่มีหน้าแข็ง ไม่ใช่บนพื้นผิวสแตนเลส
• บริการน้ำมันและก๊าซเปรี้ยว (NACE MR0175): ใช้ขีดจำกัดความแข็งเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากความเค้นซัลไฟด์ Stellite 6 ผ่านการรับรองสำหรับการให้บริการก๊าซเปรี้ยวพร้อมการควบคุมความแข็งที่เหมาะสม

4.3 ข้อกำหนดการตกแต่งพื้นผิวและการขัดเงาสำหรับที่นั่งโลหะ

ความหยาบของพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อความแน่นของการซีลและอายุการใช้งาน

• สายรัดเบาะนั่งกลึง: Ra 0.8–1.6 μm สำหรับเช็ควาล์วที่ยึดด้วยโลหะทั่วไป
• หน้าซีลแบบเหลื่อมสำหรับการปิดการรั่วไหลเป็นศูนย์ Class V/VI (ตามการจัดประเภทการรั่วไหลของวาล์ว API): Ra 0.2–0.8 μm พร้อมการควบคุมความเรียบภายในแถบแสง 2 แถบ (0.0005 มม.)
• หลีกเลี่ยงการระเบิดหรือการกลิ้งของเม็ดบีดหลังการตัดเฉือนขั้นสุดท้าย การพ่นจะทำให้พื้นผิวไม่เรียบและทำให้อายุการใช้งานของเบาะสั้นลง
• การขัดที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ บอลวาล์ว Stellite และคู่ผสมพันธุ์ที่นั่ง เพื่อให้เกิดการสัมผัสที่สม่ำเสมอตลอดทั้งความกว้างของเบาะนั่ง

5. หลักการเลือกวัสดุตามเงื่อนไขการบริการ

บทนี้ให้กฎการเลือกที่สามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องทำซ้ำข้อมูลประสิทธิภาพของวัสดุทั้งหมด

5.1 ทำความสะอาดปานกลางและการกัดกร่อนเล็กน้อย

ปานกลาง: น้ำบริสุทธิ์ ไฮโดรคาร์บอนสะอาดที่อุณหภูมิต่ำ ก๊าซความดันต่ำที่ไม่มีอนุภาคของแข็ง
วัสดุที่แนะนำ: บ่าวาล์วสแตนเลส 316L และแหวนบ่า ไม่จำเป็นต้องมีการเคลือบผิวแข็งแบบ Stellite เพื่อควบคุมต้นทุนการจัดซื้อ

5.2 ไอน้ำแรงดันสูงและของไหลที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ปานกลาง: ไอน้ำอิ่มตัวและร้อนยวดยิ่ง ของไหลที่มีของแข็งละเอียดนุ่ม มีความเร็วการไหลสูง
วัสดุที่แนะนำ: พื้นผิว 316L ที่มีการเคลือบแข็ง Stellite 6 บนแถบซีล เพื่อต้านทานการกัดกร่อนของการวาดลวดและการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง

5.3 บริการคาวิเทชั่นและการแวบวับ

ปานกลาง: การควบคุมความดันส่วนต่างสูง ของเหลวกะพริบ ฟองสบู่แตกบ่อยครั้ง
วัสดุที่แนะนำ: แผ่นรองเบาะรองนั่ง Stellite 6; โลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นหลักให้ความต้านทานต่อการเกิดโพรงอากาศได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก

5.4 บริการน้ำมันและก๊าซเปรี้ยว (ข้อจำกัด NACE MR0175)

ปานกลาง: น้ำมันดิบเปรี้ยวและก๊าซธรรมชาติที่ประกอบด้วย H₂S
กฎสำคัญ: ควบคุมความแข็งของเบาะให้ต่ำกว่าขีดจำกัดบนของ NACE ที่ระบุ การเคลือบผิวแข็ง Stellite 6 ตรงตามมาตรฐาน NACE MR0175 / ISO 15156 สำหรับการต้านทานการแตกร้าวจากความเค้นซัลไฟด์ หลีกเลี่ยงการเชื่อมซ้อนที่มีความแข็งสูงที่ไม่สามารถควบคุมได้

6. คำถามที่พบบ่อย

6.1 บ่าวาล์ว Stellite กับ 316L: แบบไหนมีอายุการใช้งานนานกว่า?

เบาะนั่งแบบแข็ง Stellite มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเบาะนั่งเปลือย 316L อย่างมากภายใต้สภาวะไอน้ำ โพรงอากาศ และการกัดกร่อน สำหรับการบริการแรงดันต่ำที่สะอาด 316L ให้อายุการใช้งานที่เพียงพอพร้อมต้นทุนล่วงหน้าที่ต่ำกว่า

6.2 สามารถใช้ Stellite Hardfacing ในบริการก๊าซเปรี้ยวได้หรือไม่

ใช่ Stellite 6 ปฏิบัติตาม NACE MR0175 / ISO 15156 เมื่อมีการควบคุมความแข็งของการเชื่อมอย่างเข้มงวด ทำให้เป็นวัสดุตกแต่งมาตรฐานสำหรับเช็ควาล์วน้ำมันและแก๊สเปรี้ยว

6.3 ความแข็งที่จำเป็นสำหรับเช็ควาล์วบ่าแหวนคืออะไร?

• เบาะนั่งแข็ง 316 ลิตร: 22–28 HRC (สถานะอบอ่อน)
• ที่นั่งสแตนเลส 420: 38–42 HRC หลังการอบชุบ
• ที่นั่งเคลือบแข็ง Stellite 6: 36–45 HRC วัดบนพื้นผิวซ้อนทับ

7. บทสรุปและสรุปการคัดเลือก

หลักการสำคัญในการเลือกวัสดุบ่าวาล์วและแหวนบ่าคือการจับคู่ประสิทธิภาพของโลหะผสมกับโหมดความล้มเหลวที่โดดเด่น:

1. สำหรับท่อที่สะอาดและมีการกัดกร่อนต่ำ: เลือกใช้วาล์วสแตนเลส 316L ตันและแหวนรองนั่งเพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย
2. สำหรับบริการไอน้ำแรงดันสูง การกัดเซาะของอนุภาค และการเกิดโพรงอากาศ: ระบุ การเคลือบผิวแข็ง Stellite 6 บนพื้นผิว 316L.
3. สำหรับบริการก๊าซเปรี้ยว: ปฏิบัติตามขีดจำกัดความแข็งของ NACE MR0175 และเลือกโอเวอร์เลย์ Stellite ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม
4. ตรวจสอบคุณภาพการหล่อ ผิวสำเร็จของพื้นผิว และความแข็งของหน้าซีลก่อนที่จะยอมรับเสมอ

เมื่อประเมินบ่าวาล์วตรวจสอบแบบกำหนดเอง แหวนรองบ่า และชุดบอลวาล์ว Stellite และชุดบ่าวาล์วสำหรับระบบของเหลวอุตสาหกรรม ให้ยืนยันกระบวนการหล่อ ข้อกำหนดคุณสมบัติการชุบผิวแข็ง และมาตรฐานการขัดกับซัพพลายเออร์ส่วนประกอบของคุณ เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในการซีลก่อนเวลาอันควร