Шаровой клапан HVOF

Надежность регулирующих клапанов в условиях эксплуатации в тяжелых условиях во многом зависит от выбора материалов и технологии обработки поверхности.  Если вы когда-либо посещали систему байпаса турбины на электростанции или клапан сброса сточных вод на угольном химическом заводе, вы, вероятно, видели, насколько сильно могут быть повреждены элементы конструкции клапана рабочими средами. В условиях высокого перепада давления, испарения и эрозии частиц стандартная деталь из нержавеющей стали марки 316 может очень быстро изнашиваться. Многие спрашивают: если нержавеющая сталь марки 316 недостаточно износостойка, почему бы не изготовить всю деталь из цельного твердого сплава?Теоретически это возможно, но на практике стоимость чрезвычайно высока, а материал слишком хрупкий, чтобы выдерживать термический удар или гидроудар. Именно поэтому в промышленности обычно используется концепция «прочного сердечника с твердой поверхностью», в которой прочный основной металл поглощает удары, а упрочненная поверхность устойчива к износу.Для регулирующих клапанов GEKO это сочетание прочности материала и обработки поверхности является ключевым решением для эксплуатации в сложных условиях. Сегодня рассмотрим три наиболее часто используемые технологии обработки поверхности регулирующих клапанов: хромирование, азотирование и высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF). Классическое решение: твердое хромирование.  Твердое хромирование — один из наиболее распространенных методов обработки поверхности в отрасли производства регулирующих клапанов. Принцип работы заключается в помещении штока или пробки в ванну для электролитического покрытия, где в результате электрохимического процесса осаждается твердый слой хрома. Твердый слой хрома обеспечивает низкий коэффициент трения и высокую твердость поверхности, обычно около 65–70 HRC. По этой причине хромирование особенно подходит для штоков клапанов и других компонентов, которые многократно перемещаются. Гладкая хромированная поверхность может снизить трение сальника и помочь продлить срок его службы. Для штоков клапанов в стандартных системах регулирования GEKO хромирование часто является экономичным и практичным решением. Однако хромирование также имеет явные ограничения. На микроскопическом уровне твердый хром обычно содержит сеть микротрещин. Если среда обладает высокой коррозионной активностью, коррозионная жидкость может проникнуть через эти трещины и достичь основного металла.После воздействия на подложку хромовый слой может начать отслаиваться. Следовательно, хромирование лучше снижает трение, чем предотвращает сильную коррозию или эрозию крупными частицами. Глубокое упрочнение поверхности: азотированиеЧтобы избежать проблемы отслаивания, характерной для покрытий, инженеры часто используют процессы поверхностного упрочнения на основе диффузии, среди которых азотирование является одним из наиболее распространенных. Азотирование не создает внешнего слоя на поверхности; вместо этого атомы азота диффундируют в поверхность металла. Атомы азота реагируют с такими элементами, как железо и хром в металле, образуя высокотвердый нитридный слой. Твердость поверхности после азотирования часто может превышать 1000 HV. Главное преимущество азотирования заключается в том, что затвердевший слой интегрирован с подложкой, без видимого физического контакта. Благодаря этому азотированный слой гораздо реже отслаивается, в отличие от обычного покрытия.Кроме того, азотирование проводится при относительно низких температурах, поэтому деформация детали после обработки минимальна. В условиях работы с высокотемпературным паром азотирование может эффективно снизить риск заедания между пробкой и седлом.Поэтому в системах подачи пара, используемых в регулирующих клапанах GEKO, азотирование часто является важным вариантом модернизации для заглушек и направляющих элементов. Однако азотирование не является универсальным решением. Толщина упрочненного слоя обычно составляет всего около 0,1–0,2 мм. Если среда содержит большое количество высокоскоростных твердых частиц, этот тонкий упрочненный слой все равно может быстро износиться.  Следовательно, азотирование больше подходит для условий высоких температур, предотвращающих заедание, и умеренного износа. Броня повышенной прочности: HVOF (высокоскоростное кислородно-топливное охлаждение)  Когда регулирующий клапан подвергается воздействию чрезвычайно жестких условий, таких как угольная суспензия, минеральная суспензия, сильное испарение или интенсивная эрозия частицами, хромирование и азотирование часто уже недостаточны (HVOF). Принцип действия и впечатляющая эстетика: наконечник горелки HVOF подобен миниатюрному ракетному двигателю. Он смешивает кислород с топливом (например, керосином) и воспламеняет его, создавая сверхзвуковую высокотемпературную струю. Затем в эту струю подается чрезвычайно твердый порошок карбида вольфрама (WC) или карбида хрома. Порошок находится в полурасплавленном состоянии и движется с поразительной скоростью (более чем в два раза превышающей скорость звука!). Сильно ударьте по поверхности сердечника клапана. Мы можем использовать формулу кинетической энергии, чтобы ощутить эту мощную энергию.  Чрезвычайно высокая скорость приводит к образованию очень плотного покрытия (пористости). < 1%), а прочность сцепления с подложкой невероятно высока. Его главное преимущество: непревзойденная износостойкость без каких-либо «слепых зон». Толщина покрытия из карбида вольфрама обычно составляет от 0,2 до 0,4 мм, а его твердость может превышать 70 HRC. Оно не только выдерживает чрезвычайно сильную эрозию частицами, но и благодаря своей плотной структуре препятствует проникновению коррозионных сред. Для регулирующих клапанов GEKO, работающих в условиях высокого перепада давления, сильного испарения и интенсивного износа, высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) часто является одним из наиболее надежных решений для улучшения поверхности. Конечно, у HVOF есть и свои недостатки. Во-первых, это дорогостоящий процесс, требующий очень строгого контроля. При плохой подготовке подложки или неправильном контроле параметров распыления все равно может произойти отслоение покрытия. Во-вторых, HVOF — это процесс, требующий прямой видимости, поэтому распылителю сложно достичь сложных внутренних геометрических форм, таких как глубокие отверстия в каркасе. Тем не менее, в условиях сильного износа HVOF остается одним из важнейших высокотехнологичных промышленных решений.  Руководство по выбору обработки поверхности клапанов для регулирующих клапанов GEKO Выбор обработки поверхности регулирующего клапана — это не просто выбор самого прочного варианта, а соответствие обработки условиям эксплуатации.Если основная цель — снижение трения, например, между штоком клапана и сальником, то твердое хромирование обычно является экономически выгодным вариантом. Если в процессе эксплуатации преобладает работа с высокотемпературным паром, требуются меры по предотвращению заедания и умеренный износ, то азотирование является более предпочтительным вариантом.Если условия эксплуатации включают сильное испарение, воздействие суспензий с высоким перепадом давления или сильную эрозию частицами, в первую очередь следует рассмотреть возможность нанесения покрытия из карбида вольфрама методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF). Для регулирующих клапанов GEKO применение правильного раствора для улучшения поверхности в зависимости от условий эксплуатации может значительно увеличить срок службы и надежность работы. Заключительные мысли Работоспособность современных регулирующих клапанов зависит не только от конструкции, но и от уровня обработки поверхности. Работоспособность современных регулирующих клапанов зависит не только от конструкции, но и от уровня обработки поверхности.Правильный выбор между хромированием, азотированием и высокоскоростным газопламенным напылением может помочь регулирующим клапанам увеличить срок службы и обеспечить более стабильную работу в тяжелых условиях эксплуатации.Только понимая принципы и области применения этих процессов, можно подобрать подходящую «металлическую броню» для регулирующих клапанов GEKO. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами: info@geko-union.com