Logika doboru trzpienia zaworu w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia

W konstrukcji zaworu trzpień zaworu nie wydaje się skomplikowany, ale po sprawdzeniu układu wysokiego ciśnienia i temperatury wiadomo, że jest to jeden z najbardziej problematycznych elementów. Szczególnie w elektrowniach, rafineriach i hutach, gdzie temperatura medium często wynosi czterysta lub pięćset stopni Celsjusza, a ciśnienie dziesiątki kilogramów, jeśli trzpień zaworu nie zostanie dobrany rozsądnie, uszczelnienie ulegnie uszkodzeniu, a nawet pęknięciu lub zakleszczeniu.

Spotkaliśmy się z praktycznym przypadkiem: partia zaworów grzybkowych używanych w elektrowni zaczęła się często zacinać po pół roku eksploatacji, a demontaż na miejscu wykazał, że powierzchnia trzpienia zaworu była odbarwiona i odkształcona, a uszczelnienie nie dało się uszczelnić. Później potwierdzono, że pierwotna konstrukcja była wykonana ze stali nierdzewnej 304, ale temperatura robocza rurociągu sięgała blisko 500°C, a materiał przekroczył dopuszczalną normę.

Podstawową przyczyną uszkodzenia trzpienia zaworu w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem jest nie tylko brak wytrzymałości materiału, ale także zmiana rozmiaru uszczelnienia spowodowana rozszerzalnością cieplną, pęknięciem zmęczeniowym spowodowanym koncentracją naprężeń cieplnych oraz tarciem suchym spowodowanym awarią środka smarnego. Szczególnie w przypadku częstego otwierania i zamykania, długich skoków i dużych obciążeń, nakładanie się tych czynników znacznie skraca żywotność trzpienia zaworu.

Dlatego przy wyborze zazwyczaj skupiamy się na kilku aspektach: po pierwsze, staramy się używać materiałów o wysokiej temperaturze i stabilnej wytrzymałości, takich jak 17-4PH, F6a, 1Cr13Mo i inne stale wysokostopowe; w środowisku kwaśnym należy rozważyć stal nierdzewną dupleksową lub stop Monel; po drugie, zaleca się nałożenie warstwy węglika spiekanego na część połączenia gwintowanego w celu zwiększenia zdolności przeciwzatarciowej; po trzecie, powierzchnia styku wypełniacza powinna być precyzyjnie obrobiona i azotowana lub powlekana.

Ponadto zaleca się stosowanie zintegrowanego przetwarzania zamiast spawanej struktury łączeniowej, aby w jak największym stopniu zredukować ryzyko uszkodzenia złącza. W zastosowaniach o długim skoku należy uwzględnić przesunięcie osiowe spowodowane odkształceniem termicznym, w przeciwnym razie mogą wystąpić problemy z „niewłaściwym miejscem” lub „zakleszczeniem”.

Trzpień zaworu produkowany przez Yining Machinery jest obecnie szeroko stosowany w przemyśle petrochemicznym, elektroenergetycznym, metalurgicznym, gazowym i innych gałęziach przemysłu. Specjalnie opracowaliśmy trzpienie zaworu dostosowane do różnych struktur połączeń w układach zaworów wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych, w tym kucia, spawania gwintów, obróbki lustrzanej i innych procesów, które mogą sprostać wymaganiom roboczym związanym z dużym obciążeniem oraz wysoką częstotliwością otwierania i zamykania.

Podsumowując, chociaż konstrukcja trzonu jest prosta, w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia, niewłaściwy dobór staje się „słabym punktem” systemu. Zaleca się, aby na etapie projektowania i zakupu przeprowadzić szczegółowe obliczenia, uwzględniając parametry warunków pracy, metody otwierania i zamykania oraz częstotliwość użytkowania, zamiast kierować się wyłącznie materiałem lub ceną na rysunku, aby dokonać wyboru.