Compatibilitatea materialului corpului supapei
Cum să alegeți materialul potrivit pentru supape
Există mai mulți factori de care trebuie să luați în considerare atunci când alegeți materialul pentru supape. În primul rând, trebuie să luați în considerare ce media se vor ocupa. Materialul trebuie să poată rezista la mediile prezente în mod normal în conductă, precum și la mediile care pot pătrunde în conductă sau în mediul extern din jurul supapei.
Atunci trebuie să luați în considerare și:
*cerințele specifice ale aplicației dvs
*condiții de proces
*și cerințele de compatibilitate
Selectarea materialului este esențială pentru asigurarea performanței, fiabilității și siguranței pe termen lung.
Alegerea materialului pentru corpul supapei și etanșările (diafragmă, inele O) este determinată de tipul de lichid sau gaz, concentrație, presiune și temperatură. Multe condiții pot afecta alegerile materiale. Trebuie acordată o atenție deosebită temperaturii, presiunii și concentrațiilor chimice înainte de a putea fi selectat un material final.
Compatibilitatea materialului corpului supapei
Cele mai comune materiale ale corpului pentru corpul supapei sunt alama, oțel inoxidabil și nailon. Alama este cel mai popular material pentru supapele solenoide. Este foarte robust si rezistent la multe substante chimice, dar de exemplu mai putin potrivit pentru apa de mare sau apa distilata. Oțelul inoxidabil este recomandat pentru mediile corozive, cum ar fi apa de mare. În plus, este rezistent la uzură, ceea ce îl face foarte potrivit pentru utilizare intensivă. Nailonul este cea mai ieftină variantă, are proprietăți mecanice bune și este potrivit pentru multe medii.
Chimicale
Compatibilitatea materialelor supapelor cu substanțele chimice poate varia în funcție de substanțele chimice specifice implicate. Unele materiale se pot coroda, de exemplu rugină. Ce material este potrivit depinde de cât de rezistent este la coroziune cauzată de lichidul sau gazul care trebuie manipulat. Cu toate acestea, anumite materiale sunt utilizate în mod obișnuit datorită proprietăților lor generale de rezistență chimică.
Oferim mai multe materiale pentru supape pentru aplicații chimice. Iată câteva dintre ele și compatibilitățile lor chimice tipice:
Oțel inoxidabil (EN 1.4408 și 1.4409) : Oțelul inoxidabil este utilizat pe scară largă datorită proprietăților sale excelente de rezistență la coroziune. Este compatibil cu o gamă largă de substanțe chimice, inclusiv acizi (cum ar fi acidul sulfuric, acidul clorhidric), alcali, solvenți organici și multe fluide corozive.
Titanul este un material care poate rezista la cloruri, care se găsesc, de exemplu, în apa sărată și substanțele chimice. Deși titanul este o opțiune mai scumpă, greutatea sa redusă poate reduce costurile de transport, operare și întreținere.
Aliajele de oțel, cum ar fi oțelul rezistent la acid (EN 1.4409, EN 1.4408), sunt foarte comune, dar pentru a oferi o rezistență mai mare la coroziune, clasele duplex , super duplex , 904L sau SMO , cum ar fi 254, pot fi suficiente la concentrații mai mici de cloruri, de exemplu, apa de mare la temperaturi scăzute. Oțelul carbon și fonta se corodează rapid într-un mediu industrial, spre deosebire de oțelurile rezistente la acid, care sunt mai scumpe.
Hastelloy: Aliajele Hastelloy (cum ar fi Hastelloy C276) oferă o rezistență excepțională la o gamă largă de substanțe chimice corozive, inclusiv acizi puternici, alcali, agenți oxidanți și medii dure. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații de procesare chimică solicitante.
Gaz
Compatibilitatea materialelor supapei cu gazele depinde de gazul specific manipulat. Heliul, de exemplu, este un gaz care este foarte greu de izolat. Atomii de hidrogen sunt forțați în material și deteriorează supapa din interior, un proces numit embritelizare cu hidrogen. Heliul necesită, prin urmare, materialul potrivit în supapă pentru ca etanșările să se mențină.
Scurgerile de gaze toxice sau de gaze care au impact asupra climei asupra atmosferei reprezintă o problemă în toate industriile. Prin utilizarea supapelor care respectă standardele de emisii fugitive conform ISO 15848-1 și VDI 2440 (TA-luft), problema poate fi evitată sau limitată.
Iată câteva materiale pe care le folosim în supapele noastre și compatibilitatea lor generală cu gazele:
Oțel inoxidabil (EN 1.4408 și 1.4409): Robinetele din oțel inoxidabil sunt în general compatibile cu o gamă largă de gaze, inclusiv gaze inerte, hidrocarburi și gaze necorozive. Oțelul inoxidabil oferă o bună rezistență la coroziune și poate rezista la aplicații cu gaze la presiune și temperatură ridicată. În plus, oțelul inoxidabil este foarte rezistent la fragilizarea prin hidrogen, ceea ce îl face o alegere sigură și fiabilă pentru aplicațiile cu hidrogen gazos.
Hastelloy : Aliajele Hastelloy, cum ar fi Hastelloy C276, sunt foarte rezistente la gazele corozive, inclusiv la gazele acide sau alcaline. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații solicitante de procesare a gazelor, unde este necesară o rezistență ridicată la coroziune.
Duplex și Super Duplex: Materialele duplex și super duplex (de exemplu, SAF 2205, SAF 2507) oferă o rezistență superioară la coroziune în medii agresive, ceea ce le face potrivite pentru manipularea gazelor corozive. Aceste materiale oferă o rezistență excelentă la coroziunea prin pitting, coroziunea în fisuri și fisurarea prin coroziune sub stres. Valvele duplex și super duplex sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații offshore, chimice și de petrol și gaze, unde se întâlnesc gaze cu conținut ridicat de clorură sau gaze acide.
904L: 904L este un oțel inoxidabil austenitic înalt aliat, cunoscut pentru rezistența sa excelentă la o varietate de medii agresive, inclusiv acid sulfuric, acid fosforic și alte gaze acide. Oferă o rezistență și o tenacitate bune, fiind potrivit pentru aplicații în industria gazelor, chimică și în industria celulozei și hârtiei, unde sunt prezente gaze corozive.
254SMO: 254SMO (EN 1.4547), un oțel inoxidabil super-austenitic, prezintă o rezistență excepțională la o gamă largă de gaze corozive, cum ar fi acidul sulfuric, acidul clorhidric și acidul acetic. Este foarte rezistent la coroziunea prin pitting, coroziunea în fisuri și fisurarea prin coroziune sub stres, chiar și în medii dure. Robinetele 254SMO sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații chimice, din industria celulozei și hârtiei și în aplicații offshore.
Titan* : Titanul este foarte rezistent la o gamă largă de gaze corozive, inclusiv clor umed, acid clorhidric și mulți compuși organici. Oferă o rezistență excepțională la coroziunea prin pitting și fisuri și își menține integritatea la temperaturi ridicate. Robinetele din titan își găsesc aplicații în industria chimică, instalațiile petrochimice și alte medii în care este necesară o rezistență extremă la coroziune.
*Există diferite grade de titan. Calitățile se referă la diferite aliaje sau compoziții de titan și sunt desemnate prin numere sau coduri alfanumerice, fiecare reprezentând o compoziție specifică și un set de proprietăți. Gradul 5 este cel mai folosit pentru supape, dar este folosit și gradul 2. Alegerea gradului depinde de cerințele specifice ale aplicației.
METALELE UTILIZATE ÎN SUPPAPE ȘI FITINGURI
ALUMINIU — Un metal neferos, foarte ușor, aproximativ o treime din greutatea oțelului. Aluminiul prezintă o rezistență excelentă la coroziune atmosferică, dar poate fi foarte reactiv cu alte metale. În valve, aluminiul este utilizat în principal ca o componentă exterioară de finisare, cum ar fi o roată de mână sau o etichetă de identificare.
CUPRU — Printre cele mai importante proprietăți ale materialelor din cupru urât se numără conductivitatea termică și electrică, rezistența la coroziune, rezistența la uzură și ductilitatea. Cuprul urât are performanțe bune în aplicații la temperaturi ridicate și se îmbină ușor prin lipire sau brazare. Cuprul urât este utilizat exclusiv pentru fitinguri.
BRONZ — Unul dintre primele aliaje dezvoltate în epoca bronzului este în general acceptat ca standard industrial pentru robinete și fitinguri din bronz rezistente la presiune. Bronzul are o rezistență mai mare decât cuprul pur, se turnează ușor, are o prelucrabilitate îmbunătățită și se îmbină foarte ușor prin lipire sau brazare. Bronzul este foarte rezistent la coroziune prin picurare, având o rezistență generală la majoritatea substanțelor chimice mai mică decât cea a cuprului pur.
BRONZ SILICONIC — Are ductilitatea cuprului, dar o rezistență mult mai mare. Rezistența la coroziune a bronzului siliconic este egală sau mai mare decât cea a cuprului. Utilizat în mod obișnuit ca material pentru tijă în valvele sub presiune, bronzul siliconic are o rezistență mai mare la fisurarea prin coroziune sub tensiune decât alamele obișnuite.
BRONZ DIN ALUMINIU — Cel mai larg acceptat material pentru disc utilizat în vanele fluture, bronzul din aluminiu este tratabil termic și are rezistența oțelului. Formarea unui strat de oxid de aluminiu pe suprafețele expuse face ca acest metal să fie foarte rezistent la coroziune. Nu este recomandat pentru sisteme umede cu pH ridicat. ALAMĂ — În general, rezistență bună la coroziune. Susceptibilă la dezincare în aplicații specifice; prelucrabilitate excelentă. Utilizările principale ale alamei scrise sunt pentru tije și bile de vane cu bilă și tije de vane din fontă. O alamă de calitate forjată este utilizată în corpurile și piesele de capăt ale vanelor cu bilă.
FONTĂ GRIȘIE — Un aliaj de fier, carbon și siliciu; ușor de turnat; etanșeitate bună la presiune în stare brută. Fonta gri are proprietăți excelente de amortizare și este ușor de prelucrat. Este materialul standard pentru corpurile și capacele robinetelor din fontă din clasa 125 și 250. Fonta gri are o rezistență la coroziune mai bună decât oțelul în anumite medii.
FONTĂ DUCTILĂ — Are o compoziție similară cu cea a fontei cenușii. Un tratament special modifică structura metalurgică, ceea ce produce proprietăți mecanice superioare; unele clase sunt tratate termic pentru a îmbunătăți ductilitatea. Fonta ductilă are proprietățile de rezistență ale oțelului folosind tehnici de turnare similare cu cele ale fontei cenușii. OȚEL CARBON — Proprietăți mecanice foarte bune; rezistență bună la coroziunea sub stres și la sulfuri. Oțelul carbon are rezistență la temperaturi ridicate și scăzute, este foarte dur și are o rezistență excelentă la oboseală. Se utilizează în principal în vane cu poartă, cu glob și de sens pentru aplicații de până la 850°F și în vane cu bilă dintr-o, două și trei piese.
3% NICHEL FIER — Rezistență la coroziune îmbunătățită față de fonta gri și ductilă. Rezistență la coroziune la temperaturi mai ridicate și proprietăți mecanice mai ridicate. Foarte rezistent la atmosfere oxidante.
FONTĂ DUCTILĂ NICHELATĂ — Acoperirile cu nichel au fost larg acceptate pentru utilizarea în procesarea chimică. Aceste acoperiri au o rezistență la tracțiune foarte mare, de la 50 la 225 ksi. Într-o oarecare măsură, duritatea unui material este un indicator al rezistenței sale la abraziune și uzură. Nichelarea este specificată pe scară largă ca acoperire tip disc pentru valvele fluture.
OȚEL INOXIDABIL SERIA 400 — Un aliaj de fier, carbon și crom. Acest oțel inoxidabil este în mod normal magnetic datorită structurii sale martensitice și conținutului de fier. Oțelul inoxidabil din seria 400 este rezistent la oxidarea la temperaturi ridicate și are proprietăți fizice și mecanice îmbunătățite față de oțelul carbon. Majoritatea oțelurilor inoxidabile din seria 400 sunt tratabile termic. Cele mai comune aplicații în domeniul supapelor sunt pentru materialul tijei în supapele fluture și bucșele scaunului posterior și pene în supapele din oțel turnat.
OȚEL INOXIDABIL 316 — Un aliaj de fier, carbon, nichel și crom. Un oțel inoxidabil nemagnetic cu o ductilitate mai mare decât oțelul inoxidabil 400SS. Cu o structură austenică, oțelul inoxidabil 316 are o rezistență foarte bună la coroziune într-o gamă largă de medii, nu este susceptibil la fisurare prin coroziune sub stres și nu este afectat de tratamentul termic. Cele mai comune utilizări în domeniul valvelor sunt tija, corpul și bila.
OȚEL INOXIDABIL 17-4 PH® — Este un oțel inoxidabil martensitic, întărit prin precipitare/îmbătrânire, care oferă rezistență și duritate ridicate. Oțelul inoxidabil 17-4 PH rezistă la atacul coroziv mai bine decât oricare dintre oțelurile inoxidabile din seria 400, iar în majoritatea condițiilor rezistența sa la coroziune se apropie de cea a oțelului inoxidabil din seria 300. Oțelul inoxidabil 17-4PH este utilizat în principal ca material pentru tijă pentru robinete fluture și robinete cu bilă.
ALIAJ 20Cb-3® — Acest aliaj are cantități mai mari de nichel și crom decât oțelul inoxidabil din seria 300 și, prin adaosul de columbiu, acest aliaj întârzie fisurarea prin coroziune sub tensiune și are o rezistență îmbunătățită la acid sulfuric. Aliajul 20 este utilizat pe scară largă în toate fazele procesării chimice. Se utilizează în mod obișnuit ca robinete fluture trimon pentru interior.
MONEL® — Este un aliaj de nichel-cupru utilizat în principal ca garnitură interioară la robinetele fluture și la robinetele cu bilă. Unul dintre cele mai specificate materiale pentru rezistența la coroziune la apa de mare și la apa sărată. Monelul este, de asemenea, foarte rezistent la soluții caustice puternice.
STELLITE® — Aliaj pe bază de cobalt, unul dintre cele mai bune aliaje universale pentru suprapunere dură. Foarte rezistent la căldură, abraziune, coroziune, impact, uzură prin frecare, oxidare, șoc termic și eroziune. Stelitul necesită un finisaj intens și este utilizat în inelele scaunelor de supapă din oțel. Se aplică în mod normal cu arc plasmatic de transfer; duritatea stelitului nu este afectată de tratamentul termic.
HASTELLOY C® — Un aliaj cu conținut ridicat de nichel-crom-molibden, care are o rezistență remarcabilă la o gamă largă de medii de procesare chimică, inclusiv oxidanți puternici precum clorul umed, clorul gazos și clorura ferică. Hastelloy C este, de asemenea, rezistent la acizii nitric, clorhidric și sulfuric la temperaturi moderate.