Zaawansowane techniki odlewania dla krytycznej geometrii zaworu
Odlewanie pozostaje preferowaną metodą produkcji elementów zaworów ze względu na zdolność do tworzenia złożonych wewnętrznych wnęk i profilowanych ścieżek przepływu, których osiągnięcie w przypadku samej obróbki jest prawie niemożliwe. W zastosowaniach wysokociśnieniowych integralność odlewu określa odporność zaworu na odkształcenia i zmęczenie. Nowoczesne odlewnie wykorzystują odlewy metodą traconego paliwa do mniejszych, precyzyjnych komponentów, takich jak wykończenia i gniazda, natomiast odlewy piaskowe stosuje się do dużych korpusów i pokryw. Wybór techniki odlewania ma bezpośredni wpływ na strukturę ziaren metalu, która z kolei decyduje o właściwościach mechanicznych elementu pod wpływem naprężeń termicznych.
Osiągnięcie „kształtu bliskiego siatce” poprzez odlewanie zmniejsza potrzebę rozległej obróbki wtórnej, co pozwala zachować integralność strukturalną materiału. Wykorzystując drukowane w 3D formy piaskowe lub skorupy ceramiczne, producenci mogą teraz uzyskać węższe tolerancje w „strefach krytycznych” zaworu, takich jak dławnica i powierzchnie kołnierzy. Ta precyzja gwarantuje, że końcowy montaż będzie szczelny, nawet w przypadku wystawienia na działanie środowisk korozyjnych typowych dla zakładów przetwórstwa ropy, gazu i środków chemicznych.
Wybór materiału i właściwości metalurgiczne
Występ A Elementy zaworu odlewniczego zależy w dużym stopniu od wybranego stopu. Różne środowiska wymagają określonych profili metalurgicznych, aby zapobiec przedwczesnym awariom. Poniżej znajduje się porównanie typowych materiałów używanych do odlewania zaworów:
| Klasa materiału | Typowe zastosowania | Kluczowa korzyść |
| Stal węglowa WCB | Ogólne zastosowanie przemysłowe | Ekonomiczne i plastyczne |
| Stal nierdzewna CF8M | Media chemiczne i żrące | Wysoka odporność na korozję |
| Hastelloy/Inconel | Ekstremalna temperatura/ciśnienie | Odporność na utlenianie |
| Stal dupleksowa | Odsalanie i morskie | Wysoka wydajność |
Kontrola jakości i protokoły NDT dla odlewów
Metody badań nieniszczących (NDT).
Ponieważ odlewanie jest procesem krzepnięcia, mogą wystąpić defekty wewnętrzne, takie jak skurcz, porowatość lub wtrącenia. Rygorystyczne protokoły NDT są niezbędne, aby zapewnić, że korpus zaworu wytrzyma ciśnienie znamionowe bez wycieków. Testy te są często wymagane przez normy międzynarodowe, takie jak ASME B16.34.
- Badania radiograficzne (RT): Wykorzystuje promienie rentgenowskie do wykrywania wewnętrznych pustek lub pęknięć w ścianie odlewu.
- Kontrola cząstek magnetycznych (MPI): Identyfikuje nieciągłości powierzchniowe i przypowierzchniowe w materiałach ferromagnetycznych.
- Testy ultradźwiękowe (UT): Fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości mierzą grubość ścianek i wykrywają głęboko osadzone wady.
- Inspekcja penetracyjna barwnika (DPI): Niedroga metoda wykrywania pęknięć powierzchniowych lub porowatości niewidocznych gołym okiem.
Optymalizacja projektu wlewu i pionu
Sukces odlewanego elementu zaworu zaczyna się od projektu formy. System wlewowy — sieć kanałów dostarczających stopiony metal do gniazda formy — musi być zaprojektowany tak, aby zminimalizować turbulencje. Turbulentny przepływ może wprowadzić powietrze i zanieczyszczenia, prowadząc do „dziur gazowych” w gotowym korpusie zaworu. Inżynierowie korzystają z oprogramowania do symulacji krzepnięcia, aby przewidzieć, jak metal będzie się schłodzić, upewniając się, że ciężkie sekcje zaworu, takie jak kołnierze, są zasilane wystarczającą ilością stopionego materiału, aby zapobiec skurczowi.
Nadstawki działają jak zbiorniki roztopionego metalu, które „zasilają” odlew podczas jego kurczenia się podczas chłodzenia. W produkcji zaworów kluczowe znaczenie ma strategiczne rozmieszczenie pionów nad najgrubszymi sekcjami. Jeśli konstrukcja przewodu pionowego jest wadliwa, zawór może przejść kontrolę wzrokową, ale nie przejść testu ciśnienia hydrostatycznego z powodu mikroskopijnych ścieżek wewnętrznych. Właściwe zarządzanie temperaturą podczas fazy chłodzenia zapewnia jednolitą strukturę ziaren, co ma kluczowe znaczenie dla długoterminowej spawalności i możliwości naprawy zaworu w terenie.
Obróbka cieplna po odlewaniu
odprężanie i wyżarzanie rozpuszczające
Po wyjęciu elementu z formy często poddawany jest on obróbce cieplnej w celu udoskonalenia jego właściwości. W przypadku odlewów ze stali nierdzewnej stosuje się wyżarzanie rozpuszczające w celu rozpuszczenia węglików z powrotem w metalowej osnowie, co maksymalizuje odporność na korozję. W przypadku stali węglowej normalizowanie lub odpuszczanie stosuje się w celu osiągnięcia pożądanej równowagi pomiędzy twardością a wytrzymałością. Ten krok nie podlega negocjacjom w przypadku zaworów przeznaczonych do pracy w temperaturach poniżej zera (praca kriogeniczna) lub do zastosowań z parą wysokocykliczną, gdzie szok termiczny stanowi stałe zagrożenie.
