Снова внутренняя утечка клапана? Компания GEKO раскрывает шесть основных причин повреждения уплотнительной поверхности клапана.

В промышленных системах, таких как нефтехимическая промышленность, энергетика, металлургия и фармацевтика, внутренние утечки из клапанов являются распространенной проблемой, влияющей на безопасность, эффективность и стабильность работы системы. Одной из основных причин внутренних утечек часто является повреждение уплотнительной поверхности клапана.

Компания GEKO, специализирующаяся на промышленных клапанах и решениях для регулирования потока, опираясь на многолетний опыт применения, обобщает шесть распространенных причин выхода из строя уплотнительных поверхностей клапанов, помогая пользователям более точно выявлять проблемы, оптимизировать выбор клапанов и продлевать срок их службы.

1. Повреждения от эрозии

Когда рабочая среда содержит твердые частицы, такие как катализаторный порошок, ржавчина или песок, или когда через клапан проходит высокоскоростной газожидкостный двухфазный поток, уплотнительная поверхность подвергается непрерывному высокочастотному ударному воздействию. Это может привести к образованию борозд, точечных повреждений или линейного износа в отдельных участках.

Это особенно часто встречается в условиях дросселирования, когда скорость потока значительно возрастает, и уплотнительная поверхность может быть «размыта» радиальными следами потока высокоскоростной жидкостью. Типичным признаком является явная линейная эрозия вдоль направления потока среды.

Напоминание от GEKO: при работе со средами, содержащими частицы, при высокой скорости потока или в условиях эрозии следует отдавать приоритет герметизирующим материалам и конструкциям с более высокой эрозионной стойкостью.

2. Пластическая деформация и вдавливание, вызванные контактным напряжением.

В момент закрытия клапана уплотнительная поверхность подвергается чрезвычайно высокому контактному давлению. Если твердость материала недостаточна или усилие закрытия чрезмерно велико, на уплотнительной поверхности может произойти пластическая деформация.

Мягкие материалы склонны к образованию поверхностных вмятин, в то время как твердые материалы могут подвергаться локальному отслаиванию. После многократного открывания и закрывания в течение длительного времени поверхностный слой уплотнительной поверхности может постепенно подвергаться «упрочнению», что может привести к образованию микротрещин и в конечном итоге к расслоению.

Рекомендация GEKO: При высокочастотной работе или в условиях больших перепадов давления следует уделять внимание соответствию твердости уплотнительной пары и контролю усилия сжатия, чтобы избежать преждевременного разрушения уплотнительной поверхности из-за перегрузки.

3. Ползучесть и размягчение при высоких температурах

В трубопроводах с высокими температурами, таких как паровые или масляные системы, материалы уплотнительных поверхностей клапанов могут подвергаться двум типам вредных изменений.

С одной стороны, высокая температура может размягчить материал, снизить его твердость и ослабить его устойчивость к царапинам и износу. С другой стороны, под постоянным давлением уплотнительная поверхность может подвергаться ползучей деформации, что приводит к повреждению точного профиля уплотнения.

Кроме того, высокие температуры ускоряют образование оксидной пленки. После отслоения оксидного слоя и его проникновения в уплотнительную пару, это еще больше усиливает трение и износ.

Напоминание от GEKO: при работе в условиях высоких температур при выборе клапанов следует обращать внимание на прочность материала при высоких температурах, стойкость к окислению и стабильность герметизации.

4. Электрохимическая коррозия и щелевая коррозия

При использовании различных металлических материалов в уплотнительной паре, например, седла клапана из нержавеющей стали в сочетании с уплотнительной поверхностью из сплава Stellite, в электролитной среде может образоваться гальванический элемент, приводящий к электрохимической коррозии.

Что еще более важно, после закрытия клапана между уплотнительными поверхностями могут образовываться мельчайшие щели. Среда может застаиваться внутри этих щелей, создавая разницу в концентрации кислорода и вызывая локальную коррозию, глубокие ямки или коррозионные отверстия. При наличии хлорид-ионов уплотнительные поверхности из нержавеющей стали также могут подвергаться коррозионному растрескиванию под напряжением.

Рекомендация GEKO: При работе с агрессивными средами необходимо всесторонне оценить состав среды, температуру, концентрацию и совместимость материалов, чтобы выбрать наиболее подходящее антикоррозионное герметизирующее решение.

5. Растрескивание и отслаивание, вызванные термическим шоком.

Клапаны, которые часто и быстро открываются и закрываются, такие как программно-управляемые клапаны и предохранительные клапаны, часто подвергаются многократным термическим ударам на уплотнительной поверхности.

Поскольку температура поверхности изменяется быстрее, чем температура основного материала, может возникать циклическое термическое напряжение. Когда напряжение превышает предел усталости материала, на поверхности могут постепенно появляться сетчатые трещины термической усталости. По мере того, как трещины продолжают расширяться и соединяться друг с другом, может происходить локальное отслаивание, образуя «трещинообразный» или «черепаший» рисунок разрушения.

Напоминание от GEKO: Для применений с большими колебаниями температуры и частой эксплуатацией следует выбирать уплотнительные материалы и конструкции клапанов с лучшей устойчивостью к термической усталости.

6. Ускоренная коррозия, вызванная удержанием среды между уплотнительными поверхностями.

Когда клапан остается частично открытым, слегка протекает или плохо герметизирован в течение длительного времени, среда со стороны высокого давления непрерывно промывает уплотнительную поверхность, в то время как коррозионные среды могут застаиваться на стороне низкого давления.

В зоне застоя изменения значения pH, концентрации ионов и накопление продуктов коррозии могут значительно ускорить локальную коррозию. Скорость коррозии может быть даже в несколько раз выше, чем в нормальных условиях потока, что в конечном итоге приводит к образованию локальных ямок, способных быстро проникать в уплотнительную поверхность.

Рекомендация GEKO: Во время работы клапана следует избегать длительного дросселирования в частично открытом положении или работы с существующей утечкой. Регулярный осмотр герметичности и своевременное устранение незначительных внутренних утечек могут предотвратить превращение мелких проблем в серьезные поломки.

Заключение GEKO

Повреждение уплотнительной поверхности клапана редко бывает вызвано одним фактором. В большинстве случаев оно является результатом совокупного воздействия эрозии, износа, коррозии, высокой температуры, термического удара и условий эксплуатации.

Выбор подходящего клапана требует не только учета номинального давления и размера. Необходимо всесторонне оценить характеристики рабочей среды, диапазон температур, рабочую частоту, перепад давлений и риск коррозии.

Компания GEKO стремится предоставлять надежные, эффективные и специализированные решения для клапанов для промышленных пользователей, помогая клиентам снизить риски внутренних утечек и повысить безопасность и стабильность работы системы. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации!