Azotowanie zaworu Trim

Niezawodność zaworów regulacyjnych pracujących w trudnych warunkach w dużym stopniu zależy od doboru materiałów i technologii obróbki powierzchni.  Jeśli odwiedziłeś układ obejścia turbiny w elektrowni lub zawór spustowy ścieków czarnych w zakładzie chemicznym zajmującym się węglem, zapewne zauważyłeś, jak bardzo może dojść do uszkodzenia zaworu pod wpływem medium procesowego. W warunkach dużego spadku ciśnienia, migania światła i erozji cząsteczkowej, standardowa listwa ze stali nierdzewnej 316 może bardzo szybko ulec zużyciu. Wiele osób zadaje sobie pytanie: skoro stal nierdzewna 316 nie jest wystarczająco odporna na zużycie, dlaczego nie wykonać całej listwy z litego, twardego stopu?Teoretycznie jest to możliwe, ale w praktyce koszty są bardzo wysokie, a materiał jest zbyt kruchy, aby wytrzymać szok termiczny lub uderzenie wodne. Dlatego w przemyśle zwykle przyjmuje się koncepcję „wytrzymałego rdzenia z twardą powierzchnią”, wykorzystując mocny metal bazowy do pochłaniania uderzeń i utwardzoną powierzchnię do ochrony przed zużyciem.W przypadku zaworów regulacyjnych GEKO połączenie wytrzymałości materiału i inżynierii powierzchni stanowi kluczowe rozwiązanie w zastosowaniach w trudnych warunkach. Dzisiaj przyjrzymy się trzem najpopularniejszym technologiom obróbki powierzchni zaworów regulacyjnych: chromowaniu, azotowaniu i HVOF. Klasyczne rozwiązanie: chromowanie twarde  Chromowanie twarde jest jedną z najczęściej stosowanych metod obróbki powierzchni w przemyśle zaworów regulacyjnych. Chromowanie polega na umieszczeniu trzpienia lub grzybka w kąpieli galwanicznej, gdzie w procesie elektrochemicznym osadzana jest twarda warstwa chromu. Twarda warstwa chromu zapewnia niski współczynnik tarcia i wysoką twardość powierzchni, zazwyczaj około 65–70 HRC. Z tego powodu chromowanie jest szczególnie odpowiednie dla trzpieni zaworów i innych elementów o częstym ruchu. Gładka chromowana powierzchnia może zmniejszyć tarcie uszczelnienia i wydłużyć jego żywotność. W przypadku trzpieni zaworów w standardowych zastosowaniach zaworów regulacyjnych GEKO chromowanie jest często ekonomicznym i praktycznym rozwiązaniem. Chromowanie ma jednak również wyraźne ograniczenia. Na poziomie mikroskopowym twardy chrom zwykle zawiera sieć mikropęknięć. Jeżeli medium jest silnie korozyjne, żrąca ciecz może przedostać się przez pęknięcia i dotrzeć do metalu bazowego.Po uszkodzeniu podłoża warstwa chromu może zacząć się łuszczyć. Dlatego chromowanie jest skuteczniejsze w ograniczaniu tarcia niż w przypadku poważnej korozji lub erozji spowodowanej dużą ilością cząstek. Głębokie wzmacnianie powierzchni: azotowanieAby uniknąć problemu łuszczenia się powłok, inżynierowie często stosują procesy utwardzania powierzchniowego oparte na dyfuzji, spośród których najbardziej reprezentatywną metodą jest azotowanie. Azotowanie nie polega na nałożeniu zewnętrznej warstwy na powierzchnię; zamiast tego atomy azotu dyfundują do powierzchni metalu. Atomy azotu reagują z pierwiastkami takimi jak żelazo i chrom w metalu, tworząc warstwę azotku o wysokiej twardości. Twardość powierzchni po azotowaniu często przekracza 1000 HV. Największą zaletą azotowania jest to, że utwardzona warstwa jest zintegrowana z podłożem, bez widocznego fizycznego interfejsu. Dzięki temu warstwa azotowana jest znacznie mniej podatna na łuszczenie się niż konwencjonalna powłoka.Ponadto azotowanie przeprowadzane jest w stosunkowo niskich temperaturach, dzięki czemu odkształcenie części po obróbce jest minimalne. W przypadku stosowania pary o wysokiej temperaturze azotowanie może skutecznie ograniczyć ryzyko zatarcia się styku między grzybkiem i gniazdem.Dlatego w zastosowaniach parowych dla zaworów regulacyjnych GEKO azotowanie jest często ważną opcją modernizacji świec i elementów prowadzących. Jednakże azotowanie nie jest rozwiązaniem uniwersalnym. Utwardzona warstwa ma zwykle grubość zaledwie około 0,1–0,2 mm. Jeśli medium zawiera dużą ilość twardych cząstek poruszających się z dużą prędkością, ta cienka, utwardzona warstwa może mimo to ulec szybkiemu zetarciu.  Dlatego azotowanie jest bardziej odpowiednie do stosowania w warunkach wysokiej temperatury, zapobiegając zatarciom i umiarkowanego zużycia. Pancerz o dużej wytrzymałości: HVOF (paliwo tlenowe o dużej prędkości)  Gdy zawór sterujący jest narażony na wyjątkowo trudne warunki, takie jak szlam węglowy, szlam mineralny, silne odpryskiwanie lub intensywna erozja cząsteczkowa, chromowanie i azotowanie często nie są już wystarczające. (HVOF) Zasada działania i brutalna estetyka: końcówka pistoletu HVOF przypomina miniaturowy silnik rakietowy. Miesza tlen z paliwem (takim jak nafta) i zapala go, generując naddźwiękowy strumień wysokotemperaturowy. Następnie do strumienia wprowadzany jest niezwykle twardy proszek węglika wolframu (WC) lub węglika chromu. Proszek jest częściowo stopiony i porusza się z zadziwiającą prędkością (ponad dwukrotnie większą niż prędkość dźwięku!). Uderza mocno w powierzchnię rdzenia zaworu. Możemy użyć wzoru na energię kinetyczną, aby wyczuć tę gwałtowną energię.  Bardzo duża prędkość powoduje, że powłoka jest niezwykle gęsta (porowata) < 1%), a siła wiązania z podłożem jest absurdalnie wysoka. Jego wytrzymałość: Królowa odporności na zużycie bez żadnych martwych punktów. Grubość powłoki z węglika wolframu wynosi zazwyczaj od 0,2 do 0,4 mm, a jej twardość może przekraczać 70 HRC. Jest ona nie tylko odporna na ekstremalnie gwałtowną erozję cząsteczkową, ale także dzięki gęstej strukturze blokuje wnikanie mediów korozyjnych. W przypadku zaworów regulacyjnych GEKO pracujących w warunkach dużego spadku ciśnienia, silnego odparowania pary wodnej i intensywnego zużycia, metoda HVOF jest często najbardziej niezawodnym rozwiązaniem w zakresie poprawy jakości powierzchni. Oczywiście, HVOF ma też swoje wady. Po pierwsze, jest kosztowny i wymaga bardzo ścisłej kontroli procesu. Jeśli podłoże zostanie przygotowane nieprawidłowo lub parametry natrysku nie będą odpowiednio kontrolowane, powłoka i tak może ulec uszkodzeniu. Po drugie, HVOF to proces, w którym powierzchnia jest widoczna gołym okiem, co utrudnia pistoletowi natryskowemu dotarcie do skomplikowanych kształtów wewnętrznych, takich jak głębokie otwory w klatce. Mimo to, w trudnych warunkach zużycia, HVOF pozostaje jednym z najważniejszych, zaawansowanych rozwiązań przemysłowych.  Przewodnik wyboru obróbki powierzchni zaworów dla zaworów regulacyjnych GEKO Wybór rodzaju obróbki powierzchni zaworu regulacyjnego to nie tylko kwestia wybrania najtrudniejszej opcji, ale także dopasowania obróbki do warunków eksploatacji.Jeśli głównym celem jest zmniejszenie tarcia, np. pomiędzy trzonkiem zaworu a uszczelnieniem, chromowanie twarde jest zazwyczaj ekonomicznym wyborem. Jeśli usługa wiąże się głównie z użyciem pary o wysokiej temperaturze, wymaganiami zapobiegającymi zatarciom i lekkim lub umiarkowanym zużyciem, lepszym wyborem będzie azotowanie.Jeżeli usługa wiąże się z poważnymi uszkodzeniami mechanicznymi, szlamem o dużym spadku ciśnienia lub silną erozją cząsteczkową, należy w pierwszej kolejności rozważyć zastosowanie powłoki z węglika wolframu HVOF. W przypadku zaworów regulacyjnych GEKO zastosowanie odpowiedniego rozwiązania w zakresie poprawy powierzchni w różnych zastosowaniach może znacząco wydłużyć żywotność i niezawodność działania. Ostatnie myśli Wydajność nowoczesnych zaworów regulacyjnych zależy nie tylko od konstrukcji, ale również od poziomu inżynierii powierzchni. Wydajność nowoczesnych zaworów regulacyjnych zależy nie tylko od konstrukcji, ale również od poziomu inżynierii powierzchni.Wybór odpowiedniego rozwiązania spośród chromowania, azotowania i HVOF może pomóc zaworom regulacyjnym osiągnąć dłuższą żywotność i bardziej stabilną pracę w trudnych warunkach eksploatacji.Tylko zrozumienie zasad i zakresów zastosowań tych procesów umożliwia dobór właściwego „pancerza metalowego” dla zaworów regulacyjnych GEKO. Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji: info@geko-union.com