Передові методи лиття для критичної геометрії клапана
Лиття залишається кращим способом виготовлення компонентів клапанів завдяки його здатності створювати складні внутрішні порожнини та контурні шляхи потоку, яких майже неможливо досягти лише механічною обробкою. Для застосувань під високим тиском цілісність лиття визначає здатність клапана протистояти деформації та втомі. Сучасні ливарні виробництва використовують лиття за виплавленими моделями для менших, високоточних компонентів, таких як оздоблення та сидіння, тоді як лиття з піску використовується для великих кузовів і капотів. Вибір техніки лиття безпосередньо впливає на зернисту структуру металу, яка, у свою чергу, визначає механічні властивості компонента під дією термічної напруги.
Досягнення «майже чистої форми» за допомогою лиття зменшує потребу у великій вторинній механічній обробці, що зберігає структурну цілісність матеріалу. Використовуючи 3D-друковані піщані форми або керамічні оболонки, виробники тепер можуть досягти жорсткіших допусків у «критичних зонах» клапана, таких як сальник і поверхні фланців. Ця точність гарантує, що кінцева збірка зберігає герметичність, навіть якщо піддається корозійному середовищу, типовому для нафтогазових та хімічних заводів.
Вибір матеріалу та металургійні властивості
Виступ а Компоненти ливарного клапана сильно залежить від обраного сплаву. Різні середовища вимагають спеціальних металургійних профілів, щоб запобігти передчасному виходу з ладу. Нижче наведено порівняння звичайних матеріалів, які використовуються для лиття клапанів:
| Клас матеріалу | Загальні програми | Ключова перевага |
| Вуглецева сталь WCB | Загальне промислове використання | Економічний і пластичний |
| Нержавіюча сталь CF8M | Хімічні та корозійні середовища | Висока стійкість до корозії |
| Хастеллой/Інконель | Екстремальна температура/тиск | Стійкість до окислення |
| Дуплексна сталь | Опріснення та морський транспорт | Висока межа текучості |
Контроль якості та протоколи НК для виливків
Методи неруйнівного контролю (NDT).
Оскільки лиття є процесом затвердіння, можуть виникнути внутрішні дефекти, такі як усадка, пористість або включення. Суворі протоколи NDT необхідні для того, щоб корпус клапана витримував номінальний тиск без витоку. Ці тести часто вимагаються міжнародними стандартами, такими як ASME B16.34.
- Радіографічне тестування (RT): використовує рентгенівські промені для виявлення внутрішніх пустот або тріщин у литій стінці.
- Магнітно-порошкова перевірка (MPI): Визначає поверхневі та приповерхневі розриви феромагнітних матеріалів.
- Ультразвуковий контроль (UT): високочастотні звукові хвилі вимірюють товщину стінок і виявляють глибокі дефекти.
- Проникаюча перевірка барвником (DPI): недорогий метод виявлення поверхневих тріщин або пористості, невидимих неозброєним оком.
Оптимізація конструкції воріт і стояка
Успіх литого компонента клапана починається з конструкції форми. Лібникова система — мережа каналів, яка доставляє розплавлений метал до порожнини прес-форми — повинна бути розроблена таким чином, щоб мінімізувати турбулентність. Турбулентний потік може ввести повітря та домішки, що призведе до «газових отворів» у готовому корпусі клапана. Інженери використовують програмне забезпечення моделювання затвердіння, щоб передбачити, як метал охолоне, гарантуючи, що важкі секції клапана, як-от фланці, подаються достатньою кількістю розплавленого матеріалу для запобігання усадки.
Стойки діють як резервуари розплавленого металу, які «годують» виливок, оскільки він стискається під час охолодження. У виробництві арматури стратегічне розміщення стояків на найтовстіших секціях має вирішальне значення. Якщо конструкція стояка має недоліки, клапан може пройти візуальний огляд, але не пройти випробування гідростатичним тиском через мікроскопічні внутрішні шляхи. Належне управління температурою під час фази охолодження забезпечує однорідну структуру зерна, що є життєво важливим для тривалої зварюваності та ремонтопридатності клапана в польових умовах.
Термічна обробка після лиття
Зняття напруги та відпал розчину
Після вилучення компонента з форми його часто піддають термічній обробці, щоб покращити його властивості. Для виливків з нержавіючої сталі відпал розчину використовується для розчинення карбідів назад у металевій матриці, що максимізує стійкість до корозії. Для вуглецевої сталі нормалізація або відпуск використовується для досягнення бажаного балансу між твердістю та в'язкістю. Цей крок не підлягає обговоренню для клапанів, призначених для мінусових температур (кріогенна експлуатація) або парових систем із високим циклом, де термічний удар є постійною загрозою.
