Revestiment dur de la vàlvula de bola en aplicacions de servei greus

El servei greu es refereix generalment a aplicacions que presenten implicació de partícules pesades, cicles d'alta-freqüència, temperatures extremes, corrosió, erosió o qualsevol combinació d'aquests factors. Les vàlvules de bola-de seient metàl·lic són necessàries per a aquestes condicions exigents.

L'èxit d'una vàlvula de bola-de seient metàl·lic depèn en gran mesura de la selecció d'un recobriment dur adequat i de si aquest recobriment es fabriquen correctament. Els recobriments durs poden protegir les parts vulnerables i millorar el rendiment d'una vàlvula. No obstant això, és molt més difícil del que la majoria dels usuaris finals de vàlvules imaginarien obtenir un recobriment dur satisfactori. És per això que encara és habitual veure una varietat de problemes de recobriment a les vàlvules de bola al lloc-, com ara l'escorçament, l'esquerdament i fins i tot la delaminació.

Per què les vàlvules de bola requereixen recobriments?

Les vàlvules de bola de seient suau tenen les seves limitacions quan es tracta de temperatures altes o condicions severes. Per manejar les càrregues entre la bola i els seients, i per garantir una llarga vida útil i fiable, es requereix un recobriment adequat entre les zones de contacte mòbils. A més, per suportar condicions abrasives, erosives, d'alta-pressió i alta-temperatura o l'exposició a sòlids, l'elecció correcta i la qualitat del material base i el recobriment afectaran el rendiment com ara l'estanquitat, la resistència, el parell i la reparació de la vàlvula.

Problemes generals en condicions severes de servei

Les dures condicions en entorns de servei severs són un repte per a la vida útil i el rendiment de segellat de la bola i el seient de la vàlvula. Només amb una selecció de material adequada es pot evitar la pèrdua prematura de rendiment de la vàlvula. Les altes-pressions i altes-temperatures, combinades amb sòlids, poden provocar escombraments o fins i tot trencaments i destrucció del recobriment. Això pot provocar un augment del parell i una vàlvula-no operable i/o una taxa de fuites elevada. El mateix s'aplica a la corrosió, l'erosió o l'abrasió quan la resistència al desgast del recobriment no és l'adequada.

Solucions recomanades

Els recobriments HVOF i Spray & Fuse són dos recobriments d'ús habitual a la indústria de vàlvules. Els avantatges i aplicacions d'aquests dos recobriments (independentment del material en pols) es mostren a la taula 1.

Què fa un bon recobriment?

El procés de producció del recobriment es pot assimilar a la creació d'una obra d'art, amb tots els passos, inclosos el pre-tractament, la polvorització i el post-tractament, que contribueixen al resultat final. La imperfecció fins i tot en un d'aquests passos donarà lloc a un producte fallit. En molts casos, els problemes són insidiosos, potser només es tracta d'un lleuger augment del parell necessari per al funcionament de la vàlvula.

La polvorització és l'enllaç més crític del procés. Un procés de polvorització adequat ha de ser el més precís i estable possible. L'aerosol és un procés d'addició de material que s'ha de controlar amb cura. Igual que el mecanitzat, els equips d'última generació---no són l'únic factor a tenir en compte; equips adequats i anys d'experiència també són crucials. L'estabilitat es refereix a la gestió del procés; un cop s'aconsegueix un procés de polvorització perfecte (-precalor, velocitat, distàncies, etc.), és fonamental assegurar-se que tots aquests passos s'implementaran en el futur amb la mínima intervenció. Per ser més competitius en costos-, alguns fabricants encara fan servir la polvorització manual; tanmateix, aquest enfocament no es recomana ja que no és ni precís ni estable.

El tractament tèrmic es refereix a l'etapa de fusió en el procés de recobriment Spray & Fuse. Els usuaris de vàlvules accepten cada cop més el recobriment Spray & Fuse com un recobriment més adequat per a aplicacions de serveis greus, com ara el rentat i el xoc tèrmic, que els recobriments HVOF. El procés de fusió de la majoria de recobriments Spray & Fuse del mercat s'aconsegueix escalfant manualment el seient de la bola amb un cremador d'oxiacetilè. Això depèn molt de l'experiència, per la qual cosa és difícil garantir la uniformitat de la temperatura a tot el conjunt de boles, cosa que pot provocar un recobriment de qualitat desigual. Per obtenir un recobriment fiable i d'alt rendiment-, es recomana utilitzar un forn de buit d'alta-precisió que garanteixi una variació mínima de temperatura durant el procés de fusió.

El lligat té un paper important en la producció de recobriments{0}}d'alta qualitat. Els processos estàndard de lligat només garanteixen una rodonesa suficient al voltant de la zona de segellat. Si ampliem l'àrea de mesura a tota la pilota, és possible que ja superi els requisits de tolerància. És per això que moltes vàlvules de bola-de seient metàl·lic presenten un rendiment relativament acceptable durant les proves de fàbrica; tanmateix, es produeixen fuites inacceptables a causa dels danys del recobriment causats per uns quants cicles d'obertura-i-un cop instal·lada la vàlvula. Per tant, a més de la capacitat de polvorització, calia una capacitat de llapat especialitzada per garantir la rodonesa ideal a tota la pilota. A més, un bon procés de lligat també garantirà un gruix uniforme del recobriment per aconseguir una duresa uniforme.

Prova i verificaciócomproveu que els recobriments es produeixen amb la qualitat desitjada i també proporcioneu instruccions de millora contínua. El mètode d'inspecció de recobriment utilitzat a la indústria de vàlvules inclou generalment proves de duresa, porositat i resistència d'unió en mostres. Tanmateix, té limitacions: els resultats de les proves només poden verificar que el recobriment compleix els criteris dels estàndards internacionals, i un recobriment verificat en una mostra no garanteix el mateix rendiment en condicions reals de treball quan s'aplica a un conjunt de boles. Una solució alternativa pot resoldre això: provar el rendiment del recobriment en condicions que simulen, però més estrictes que les condicions de treball reals de la vàlvula, i utilitzar inspeccions estàndard del recobriment com a prova suplementària.

Resum

En aquest article s'ha parlat de com el recobriment dur pot millorar el rendiment de les vàlvules de bola, els reptes que les aplicacions de servei greus plantegen per a les vàlvules de bola i algunes solucions potencials. Tot i que el recobriment dur pot ampliar l'abast de treball d'una vàlvula de bola i millorar-ne el rendiment i la vida útil en aplicacions de servei severes, això depèn estrictament de la qualitat del recobriment. El recobriment de sub-qualitat és un problema que pot crear ràpidament problemes amb una vàlvula de bola, cosa que provoca un rendiment més baix que una vàlvula de bola-suau. Per tant, cal prestar especial atenció al control de qualitat del recobriment per evitar situacions inesperades.