A gőzvezeték-rendszereket széles körben használják az energiatermelésben, a vegyiparban, a kohászatban és a papírgyártásban. Amikor az üzemi paraméterek belépnek a magas hőmérsékletű, nagynyomású tartományba – különösen a 374°C és 22,1 MPa feletti szuperkritikus gőzszolgáltatás, vagy e küszöbértékek közelében működő szubkritikus gőzrendszerek – a szabványos kézi golyóscsapok már nem képesek megfelelni az alapvető biztonsági és megbízhatósági követelményeknek. Ilyen körülmények között az anyagromlás, a szerkezeti deformáció és a tömítés meghibásodása a leggyakrabban előforduló meghibásodási módok. A szelepek kiválasztásáért és a specifikáció írásáért felelős mérnököknek egyértelmű műszaki követelményeket kell megállapítaniuk mind az anyagrendszerre, mind a magas hőmérsékletű, nagynyomású gőzüzemre szánt kézi golyóscsapok szerkezeti kialakítására vonatkozóan.
A környezeti hőmérsékletű alkalmazásokban széles körben használt WCB szénacél 425 °C feletti feszültsége meredeken csökken. Hosszan tartó, magas hőmérsékleten való kitettség alatt perlit szferoidizálódáson és karbidos agglomeráción megy keresztül, ami a kúszási szilárdság folyamatos romlását okozza. A magas hőmérsékletű, nagynyomású gőzszolgáltatáshoz a szeleptestet és a motorháztető anyagait a bevált magas hőmérsékletű ötvözetrendszerekből kell kiválasztani.
A króm-molibdén ötvözött acél a legszélesebb körben alkalmazott anyagkategória a magas hőmérsékletű szelepgyártásban. A tipikus minőségek közé tartozik a WC6 (1,25Cr-0,5Mo) és a WC9 (2,25Cr-1Mo), amelyek maximális üzemi hőmérséklete körülbelül 540 °C, illetve 595 °C. A króm javítja az oxidációval szembeni ellenállást és az emelt hőmérsékleti szilárdságot, míg a molibdén hatékonyan elnyomja a kúszási sebességet és késlelteti a hő hatására bekövetkező deformációt.
Magas krómtartalmú ötvözött acél – mint például a 9Cr-1Mo-V összetételű C12A – még magasabb hőmérsékleti tartományokhoz is alkalmas, 600°C feletti kúszási szakítószilárdság megtartásával. Ez a minőség az ultra-szuperkritikus erőművi szelepes alkalmazások elsődleges anyagválasztása.
Az ausztenites rozsdamentes acél, mint például a CF8M (316-os típus), kiváló magas hőmérsékleti korrózióállóságot biztosít, és alkalmas korrozív összetevőket tartalmazó gőzszolgáltatáshoz. Hőtágulási együtthatója azonban lényegesen nagyobb, mint a ferrites acéloké. A termikusan ciklikus üzemben ez a különbség gondos figyelmet igényel a karimás csatlakozásoknál és a hegesztési kötéseknél jelentkező hőterhelésre.
A kovácsolt anyagok előnyben részesítése az öntvényekkel szemben a magas hőmérsékletű, nagynyomású szelepek anyagválasztásának alapelve. A kovácsolás megszünteti az öntési hibákat, például a porozitást, a zsugorodási üregeket és a zárványokat. Az így kapott finomabb és egyenletesebb szemcseszerkezet lényegesen jobb mechanikai tulajdonságokat – különösen ütésállóságot – eredményez az azonos anyagminőségű öntvények megfelelőihez képest, nagyobb ellenállást biztosítva a hősokkokkal és nyomástranziensekkel szemben.
A magas hőmérsékletű gőzszolgáltatás az egyik legigényesebb környezet a szelepülék-tömítési rendszerek számára. A PTFE és más szabványos lágyülésű anyagok 200°C felett megközelítik használati határukat, és 260°C felett teljes működési tönkremennek és elszenesednek. A magas hőmérsékletű gőzszolgáltatásra szánt kézi golyóscsapoknak ezért mindenhol fém-fém tömítést kell alkalmazniuk.
A golyós és ülékes tömítőfelületek jellemzően fedőhegesztési eljárásokkal keményednek meg. A sztellit (kobalt alapú ötvözet) keményburkolat a magas hőmérsékletű szeleptömítő felületek szabványos kezelése, amely HRC 40 és 50 közötti keménységi szintet ér el, miközben megőrzi a kiváló kopásállóságot és oxidációval szembeni ellenállást magas hőmérsékleten. Ez a felületkezelés hatékony védelmet nyújt a nagy sebességű gőzáramlás okozta erózió és kavitációs károsodás ellen. Különösen súlyos üzemi körülmények között szilícium-nitrid kerámiabevonatokat vagy volfrám-karbid termikus spray-bevonatokat használnak alternatív edzési megoldásként.
Az illeszkedési feszültséget – a golyó és az ülés felületei közötti érintkezési nyomást – pontosan ki kell számítani a tervezési szakaszban. Az elégtelen felfekvési feszültség nem megfelelő tömítési teljesítményt eredményez, míg a túlzott illeszkedési feszültség felgyorsítja a felületi kopást, ami jelentősen felerősödik a folyamatos, magas hőmérsékletű gőz becsapódása esetén. Az üzemi nyomatékot, az ülés érintkezési szélességét és az érintkezési szög geometriáját együtt kell optimalizálni integrált tervezési rendszerként.
A szelepszár a kézi golyósszelep azon alkatrésze, amely a leginkább érzékeny a szivárgási hibákra magas hőmérsékletű üzemi körülmények között. A hő által kiváltott fémkúszás és a tömítés leromlása fokozatosan veszélyezteti a szártömítési rendszert, ami külső diffúz kibocsátásokat eredményez. A magas hőmérsékletű kézi golyóscsapoknak több összehangolt tervezési követelménynek kell megfelelniük a szelepszár-szerelvénynek.
A szár anyaga jellemzően 17-4PH csapadékedzésű rozsdamentes acél vagy AISI 410 martenzites rozsdamentes acél. Mindkét minőség megfelelő szilárdságot és korrózióállóságot tart fenn magas hőmérsékleten, miközben viszonylag alacsony kúszási érzékenységet mutat hosszabb üzemidőn keresztül.
A csomagolórendszernek magas hőmérsékletű anyagokat kell használnia. A flexibilis grafittömítés a magas hőmérsékletű gőzszolgáltatás standard választéka, 600°C-ot meghaladó funkcionális hőmérsékletű mennyezet mellett. A kiváló rugalmas visszanyerést a benne rejlő önkenő tulajdonságokkal ötvözi, stabil tömítő érintkezést tartva fenn a hőciklus során mechanikai beavatkozás nélkül. Sok konstrukció éles terhelésű tömítési elrendezést tartalmaz, amelyben a Belleville rugós köteg folyamatosan kompenzálja a hőciklus és a hosszú távú kúszás lazítás miatti tömörítési veszteséget. Ez a konfiguráció megőrzi a szár tömítésének integritását a teljes élettartam alatt anélkül, hogy rendszeres kézi tömszelence-beállításra lenne szükség.
A kifújásgátló szár kialakítása a nagynyomású gőzszolgáltatás kötelező szerkezeti követelménye. A szárba bedolgozott belső váll vagy rögzítőelem megakadályozza a szár kilökődését a vezeték nyomása alatt a tömítőrendszer teljes meghibásodása esetén, kiküszöbölve a személyi sérülések és a másodlagos berendezés károsodásának kockázatát, amely a nyomás alatti szár kilökődésével kapcsolatos.
Magas hőmérsékletű üzemi körülmények között az egyes szelepelemek az anyagösszetételtől és a falvastagság-eloszlástól függően eltérő mértékben tágulnak. Ha a tervezési szakaszban a hőtágulási ráhagyást nem veszik be megfelelően, a golyó és az ülések közötti méretviszony alapvetően megváltozik az üzemi hőmérséklet emelkedésével.
Hideg körülmények között a labda és az ülés közötti elégtelen hézag azt eredményezi, hogy a labda erősen nekinyomódik az ülés felületeinek, amikor hőtágulás következik be, ami a működési nyomaték meredek növekedését okozza – potenciálisan addig a pontig, ahol a golyót nem lehet kézzel forgatni. Alternatív megoldásként az ülés plasztikus deformáción mehet keresztül a termikusan indukált nyomóterhelés hatására, ami állandó szivárgást okoz, amint a szelep visszatér a környezeti hőmérsékletre.
A golyó és az ülék közötti hideghézag értékeket explicit hőtágulási számításokkal kell meghatározni, figyelembe véve a golyó anyagát, az ülés anyagát, a maximális üzemi hőmérsékletet és a falvastagság profilokat a szerelvényen. A szeleptesten belüli belső üregméreteket is ellenőrizni kell a gömb sugárirányú kitágulása ellen, hogy a termikusan indukált növekedés ne okozzon nem kívánt terhelést a test furatában.
A végcsatlakozás geometriája – legyen az karimás vagy tompahegesztés – szerkezeti értékelést igényel a csővezeték hőtágulása által továbbított további terhelések tekintetében. A magas hőmérsékletű csőrendszerekben a csővezeték növekedési erői karimákon keresztül jutnak át a szeleptestbe. A karima vastagságának és a csavarozási előfeszítésnek a belső nyomáson kívül ezt a terheléskombinációt is figyelembe kell vennie.
Az öntött és kovácsolt nyomástartó alkatrészeket a magas hőmérsékletű, nagynyomású szolgáltatáshoz a megmunkálás után hőkezelésnek kell alávetni a maradék feszültség enyhítése és a kohászati mikrostruktúra stabilizálása érdekében. A normalizálás és temperálás a króm-molibdén ötvözetű acél szeleptestek alapfelszereltsége. A temperálási hőmérséklet és a tartási idő közvetlenül szabályozza az anyag végső mechanikai tulajdonságprofilját – különösen az emelt hőmérsékletű kúszási szakítószilárdságot és az alacsony hőmérsékletű ütésállóságot.
A szelep nyomástartó alkatrészein lévő összes hegesztési kötést – beleértve a tömítődoboz-hegesztéseket és a karosszéria-javító varratokat is – hegesztés utáni hőkezelésen (PWHT) kell elvégezni a vonatkozó előírásoknak megfelelően. A króm-molibdén acél hegesztési hőhatás által érintett zónák, amelyeket nem megfelelően temperáltak a PWHT-n keresztül, megőrzik a túlzott keménységet, és nagyon érzékenyek a hidrogén által segített repedésekre és a feszültségkorróziós repedésekre magas hőmérsékletű gőzkörnyezetben. A PWHT eljárás paramétereinek meg kell felelniük az ASME B31.1, az ASME IX. szakasz és más vonatkozó tervezési kódok speciális követelményeinek, minden egyes hegesztési kötésre vonatkozó idő-hőmérséklet rekordok teljes dokumentációjával.
A magas hőmérsékletű gőz kézi golyósszelep nyomás-hőmérséklet besorolását az ASME B16.34 szabvány alapján kell meghatározni a tényleges üzemi hőmérsékleten, nem pedig környezeti feltételek mellett. A megengedett nyomás egy adott nyomásosztályhoz 600°C-on a környezeti hőmérséklet névleges értékének csak a fele vagy kevesebb lehet, az anyagcsoportok közötti jelentős eltérésekkel. A szelep kiválasztása kizárólag a névleges nyomásosztály alapján a P-T besorolás ellenőrzése nélkül a tényleges üzemi hőmérsékleten olyan specifikációs hiba, amely tartósan túlfeszített üzemi nyomáshatárhoz vezethet.
A falvastagság számításánál egyidejűleg figyelembe kell venni a belső nyomást, a korróziót és a gyártó malom alultűrését. A magas hőmérsékletű gőz elősegíti a széntartalmú acélok oxidatív korrózióját, és a korróziós ráhagyás kiválasztásának tükröznie kell a gőz oldott oxigéntartalmát, a kazán tápvízrendszerének pH-szabályozási szintjét és a berendezés tervezett tervezett élettartamát – nem általános empirikus alapértelmezéseket, amelyek esetleg nem megfelelőek az adott folyamatkémiához.
A szabványos héj hidrosztatikus tesztelésen és a környezeti hőmérsékleten végzett ülésszivárgás-vizsgálaton kívül a magas hőmérsékletű, nagynyomású kézi gőz golyóscsapok kiegészítő elfogadási kritériumokat igényelnek a magas hőmérsékletű szolgáltatásra vonatkozóan. Az ülések magas hőmérsékletű szivárgási vizsgálata, amelyet a tényleges üzemi hőmérsékleten vagy annak közelében hajtanak végre, igazolja a fémülés tömítési teljesítményét a szolgáltatást jellemző feltételek mellett – ez a minősítés, amelyet a környezeti hőmérsékleten végzett vizsgálat nem képes megismételni a fémüléses kiviteleknél. A megengedett szivárgási arányoknak meg kell felelniük az API 598 vagy ISO 5208 szabványban meghatározott szivárgási osztálynak, a folyamatbiztonsági követelmények által meghatározott specifikus osztálynak.
Az anyagok nyomon követhetősége a magas hőmérsékletű, nagynyomású szelepalkatrészek kötelező átvételi követelménye. Minden nyomástartó alkatrészhez mellékelni kell a teljes malomvizsgálati tanúsítványt, a hőkezelési jegyzőkönyvet és a roncsolásmentes vizsgálati jelentéseket – beleértve az ultrahangos vizsgálatokat, a radiográfiás vizsgálatokat, valamint a folyadék behatoló vagy mágneses részecskék vizsgálatát. Ez a dokumentáció biztosítja, hogy az anyagrendszer megfeleljen a tervezési specifikációs követelményeknek, és visszakereshető maradjon ellenőrzés és ellenőrzés céljából a berendezés teljes élettartama alatt.
Kezdje el az együttműködési utat Baodival
Linkek
Kapcsolatfelvétel
baodivalve@bdsjfm.com
+86-574-86817753
+86-574-86812190
After-Hours Hotline：
+86-18395898313
NO.42 Yongjiang Road, Beilun, Ningbo város, Zhejiang tartomány, P.R.Kína
Ipari műanyag szelepek nagykereskedelme
