Логіка вибору штока клапана в умовах високої температури та високого тиску
У конструкції клапана шток клапана не здається складним, але якщо ви знайомі з системами високої температури та високого тиску, то знаєте, що це одна з найбільш проблемних деталей. Особливо на електростанціях, у нафтопереробних та металургійних підприємствах, де температура середовища часто сягає чотирьох-п'ятисот градусів, а тиск — десятків кілограмів. Якщо шток клапана підібрано неправильно, ущільнення щонайменше вийде з ладу, і він безпосередньо зламається або заклинить.
Ми зіткнулися з практичним випадком: партія кульових клапанів, що використовувалися на електростанції, почала часто заклинювати після півроку експлуатації, і під час демонтажу на місці було виявлено, що поверхня штока клапана знебарвлена та деформована, а герметичне ущільнення неможливо було подолати. Пізніше було підтверджено, що оригінальна конструкція була виготовлена з нержавіючої сталі 304, але робоча температура трубопроводу була близькою до 500°C, і матеріал перевищив допустиму температуру.
Основною причиною руйнування штока за високих температур і тисків є не лише недостатня міцність матеріалу, але й зміна посадкового розміру через теплове розширення, втомне руйнування, спричинене концентрацією термічних напружень, та сухе тертя, спричинене несправністю мастила. Особливо при частому відкриванні та закриванні, довгих ходах та високих навантаженнях, суперпозиція цих факторів значно скорочує термін служби штока клапана.
Тому під час вибору ми зазвичай зосереджуємося на кількох аспектах: по-перше, намагаємося використовувати матеріали з високою температурою та стабільною міцністю, такі як 17-4PH, F6a, 1Cr13Mo та інші високолеговані сталі, якщо це кисле середовище, слід розглянути дуплексну нержавіючу сталь або сплав Монель; по-друге, рекомендується нанести шар твердосплавного сплаву на різьбове з'єднання для покращення протизадирних властивостей; по-третє, контактна зона наповнювача повинна бути точно оброблена та азотована або покрита.
Крім того, рекомендується максимально використовувати інтегральну обробку замість зварної зрощуваної конструкції, щоб зменшити ризик пошкодження інтерфейсу. У випадках з великим ходом необхідно враховувати осьове зміщення, спричинене термічною деформацією, інакше можуть виникнути проблеми «не на місці» або «застрягання».
Шток клапана, вироблений компанією Yining Machinery, наразі широко використовується в нафтохімічній, електроенергетичній, металургійній, газовій та інших галузях промисловості. Ми спеціально розробили штоки клапанів на замовлення, що підходять для різних з'єднувальних конструкцій для клапанних систем високої температури та високого тиску, включаючи кування, наплавлення різьби, дзеркальну обробку та інші процеси, які можуть впоратися з робочими вимогами високого навантаження та високої частоти відкривання та закривання.
Підсумовуючи, хоча конструкція штока проста, за умов високої температури та високого тиску неправильний вибір є «слабким місцем» системи. Рекомендується на етапі проектування та закупівлі проводити детальний облік у поєднанні з робочими параметрами, методами відкриття та закриття, а також частотою використання, а не просто дивитися на матеріал креслення або ціну для визначення вибору.