Rivestimento duro per valvole a sfera in applicazioni con servizi gravosi

Per servizio gravoso si intendono generalmente applicazioni caratterizzate dal coinvolgimento di particelle pesanti, cicli ad alta-frequenza, temperature estreme, corrosione, erosione o qualsiasi combinazione di questi fattori. Per queste condizioni impegnative sono necessarie valvole a sfera con sede metallica-.

Il successo di una valvola a sfera con sede metallica- dipende in gran parte dalla scelta di un rivestimento duro idoneo e dalla corretta produzione di tale rivestimento. I rivestimenti duri possono proteggere le parti vulnerabili e migliorare le prestazioni di una valvola. Tuttavia, ottenere un rivestimento duro soddisfacente è molto più difficile di quanto la maggior parte degli utenti finali delle valvole possa immaginare. Questo è il motivo per cui è ancora comune osservare in loco una serie di problemi di rivestimento delle valvole a sfera,-come grippaggi, crepe e persino delaminazione.

Perché le valvole a sfera richiedono rivestimenti?

Le valvole a sfera con sede morbida hanno i loro limiti quando si tratta di temperature elevate o condizioni severe. Per gestire i carichi tra la sfera e le sedi e per garantire una durata affidabile e lunga, è necessario un rivestimento adeguato tra le aree di contatto mobili. Inoltre, per resistere a condizioni abrasive, erosive, di alta-pressione e di alta-temperatura o di esposizione a solidi, la scelta e la qualità giuste del materiale di base e del rivestimento influiranno su prestazioni quali tenuta, resistenza, coppia e riparabilità della valvola.

Problemi generali in condizioni di servizio severe

Le condizioni difficili in ambienti di servizio severi rappresentano una sfida per la durata e le prestazioni di tenuta della sfera e della sede della valvola. Solo con una scelta adeguata del materiale è possibile evitare la perdita prematura delle prestazioni della valvola. L'alta-pressione e l'alta-temperatura, combinate con i solidi, possono portare al grippaggio o addirittura alla scheggiatura e alla distruzione del rivestimento. Ciò potrebbe comportare un aumento della coppia e una valvola non-azionabile e/o un tasso di perdita elevato. Lo stesso vale per la corrosione, l'erosione o l'abrasione quando la resistenza all'usura del rivestimento non è adeguata.

Soluzioni consigliate

I rivestimenti HVOF e Spray & Fuse sono due rivestimenti comunemente utilizzati nel settore delle valvole. I vantaggi e le applicazioni di questi due rivestimenti (indipendentemente dal materiale in polvere) sono mostrati nella Tabella 1.

Cosa rende un buon rivestimento?

Il processo di produzione del rivestimento può essere paragonato alla creazione di un'opera d'arte, in cui tutte le fasi, inclusi pre-trattamento, spruzzatura e post-trattamento, contribuiscono al risultato finale. L'imperfezione anche in uno solo di questi passaggi porterà a un prodotto fallito. In molti casi i problemi sono insidiosi e potrebbero trattarsi semplicemente di un leggero aumento della coppia richiesta per il funzionamento della valvola.

La spruzzatura è l'anello più critico del processo. Un processo di spruzzatura corretto deve essere il più preciso e stabile possibile. Lo spruzzo è un processo di aggiunta di materiale che deve essere controllato attentamente. Proprio come la lavorazione meccanica, le attrezzature all'avanguardia-dell'--arte non sono l'unico fattore da considerare; sono fondamentali anche attrezzature adeguate e anni di esperienza. La stabilità è tutta una questione di gestione dei processi; una volta ottenuto un processo di spruzzatura perfetto (pre-riscaldamento, velocità, distanze, ecc.), è essenziale garantire che tutte queste fasi vengano implementate in futuro con un intervento minimo. Per essere più competitivi in ​​termini di costi,-alcuni produttori utilizzano ancora la spruzzatura manuale; tuttavia, questo approccio non è consigliato poiché non è né preciso né stabile.

Il trattamento termico si riferisce alla fase di fusione nel processo di rivestimento Spray & Fuse. Gli utenti di valvole accettano sempre più il rivestimento Spray & Fuse come rivestimento più adatto per applicazioni di servizio gravose, come lavaggio e shock termico, rispetto ai rivestimenti HVOF. Il processo di fusione della maggior parte dei rivestimenti Spray & Fuse presenti sul mercato si ottiene riscaldando manualmente la sede della sfera con un bruciatore ossiacetilenico. Ciò dipende fortemente dall'esperienza, quindi è difficile garantire l'uniformità della temperatura su tutto il set di sfere, il che può portare ad un rivestimento di qualità non uniforme. Per ottenere un rivestimento affidabile e ad alte-prestazioni, si consiglia di utilizzare un forno a vuoto ad alta-precisione che garantisca una variazione minima di temperatura durante il processo di fusione.

La lappatura svolge un ruolo importante nella produzione di rivestimenti-di alta qualità. I processi di lappatura standard garantiscono solo una rotondità sufficiente attorno all'area di tenuta. Se estendiamo l'area di misurazione all'intera palla, potrebbe già superare i requisiti di tolleranza. Questo è il motivo per cui molte valvole a sfera con sede metallica-mostrano prestazioni relativamente accettabili durante i test di fabbrica; tuttavia, si verificano perdite inaccettabili a causa di danni al rivestimento causati da pochi cicli di apertura-e-chiusura una volta installata la valvola. Pertanto, oltre alla capacità di spruzzatura, è necessaria una capacità di lappatura qualificata per garantire la rotondità ideale su tutta la palla. Inoltre, un buon processo di lappatura garantirà anche uno spessore uniforme del rivestimento in modo da ottenere una durezza uniforme.

Test e verificaverificare che i rivestimenti siano prodotti con la qualità desiderata e fornire inoltre istruzioni per il miglioramento continuo. Il metodo di ispezione del rivestimento utilizzato nell'industria delle valvole comprende generalmente test di durezza, porosità e forza di adesione sui provini. Presenta però dei limiti: i risultati dei test possono solo verificare che il rivestimento soddisfi i criteri degli standard internazionali, e un rivestimento verificato su un campione non garantisce le stesse prestazioni in condizioni di lavoro reali quando applicato a un set di sfere. Una soluzione alternativa può risolvere questo problema: testare le prestazioni del rivestimento in condizioni che simulano, ma più rigorose, le condizioni di lavoro reali della valvola e utilizzare le ispezioni standard del rivestimento come test supplementare.

Riepilogo

Questo articolo ha discusso di come il rivestimento duro possa migliorare le prestazioni delle valvole a sfera, delle sfide che le applicazioni di servizio gravose pongono per le valvole a sfera e di alcune potenziali soluzioni. Sebbene il rivestimento duro possa estendere l'ambito di funzionamento di una valvola a sfera e migliorarne le prestazioni e la durata in applicazioni con servizi gravosi, ciò dipende strettamente dalla qualità del rivestimento. Il rivestimento di scarsa qualità è un problema che può creare rapidamente problemi con una valvola a sfera, con conseguenti prestazioni inferiori rispetto a una valvola a sfera con sede morbida. Pertanto, particolare attenzione deve essere posta al controllo di qualità del rivestimento per prevenire situazioni impreviste.