Hartbeschichtung von Kugelhähnen für anspruchsvolle Anwendungen

Schwerwiegende Wartung bezieht sich im Allgemeinen auf Anwendungen, bei denen starke Partikel, Hochfrequenzzyklen, extreme Temperaturen, Korrosion, Erosion oder eine beliebige Kombination dieser Faktoren beteiligt sind. Für diese anspruchsvollen Bedingungen sind metallisch dichtende Kugelhähne erforderlich.

Der Erfolg eines metallisch dichtenden Kugelhahns hängt weitgehend von der Auswahl einer geeigneten Hartbeschichtung und davon ab, ob diese Beschichtung korrekt hergestellt wird. Hartbeschichtungen können gefährdete Teile schützen und die Leistung eines Ventils verbessern. Es ist jedoch viel schwieriger, als sich die meisten Ventilendbenutzer vorstellen können, eine zufriedenstellende Hartbeschichtung zu erhalten. Aus diesem Grund kommt es vor Ort immer noch häufig zu verschiedenen Beschichtungsproblemen bei Kugelhähnen, beispielsweise Abrieb, Rissbildung und sogar Delaminierung.

Warum benötigen Kugelhähne eine Beschichtung?

Weichdichtende Kugelhähne haben ihre Grenzen, wenn es um hohe Temperaturen oder schwierige Bedingungen geht. Um die Belastungen zwischen Kugel und Sitzen zu bewältigen und eine zuverlässige und lange Lebensdauer zu gewährleisten, ist eine geeignete Beschichtung zwischen den beweglichen Kontaktflächen erforderlich. Um außerdem abrasiven, erosiven Bedingungen, hohem {{2}Druck und hohen -Temperaturen oder der Einwirkung von Feststoffen standzuhalten, wirkt sich die richtige Wahl und Qualität des Grundmaterials und der Beschichtung auf die Leistung wie Dichtheit, Haltbarkeit, Drehmoment und Reparierbarkeit des Ventils aus.

Allgemeine Probleme unter erschwerten Betriebsbedingungen

Die rauen Bedingungen in anspruchsvollen Betriebsumgebungen stellen eine Herausforderung für die Lebensdauer und die Dichtleistung der Ventilkugel und des Ventilsitzes dar. Nur durch eine geeignete Materialauswahl kann der vorzeitige Leistungsverlust des Ventils vermieden werden. Hoher{2}Druck und hohe{3}Temperaturen können in Kombination mit Feststoffen zum Abrieb oder sogar zum Abplatzen und zur Zerstörung der Beschichtung führen. Dies kann zu einem erhöhten Drehmoment und einem nicht-funktionsfähigen Ventil und/oder einer hohen Leckagerate führen. Gleiches gilt für Korrosion, Erosion oder Abrieb, wenn die Verschleißfestigkeit der Beschichtung nicht ausreichend ist.

Empfohlene Lösungen

HVOF- und Spray & Fuse-Beschichtungen sind zwei häufig verwendete Beschichtungen in der Ventilindustrie. Die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten dieser beiden Beschichtungen (unabhängig vom Pulvermaterial) sind in Tabelle 1 dargestellt.

Was macht eine gute Beschichtung aus?

Der Herstellungsprozess einer Beschichtung kann mit der Schaffung eines Kunstwerks verglichen werden, wobei alle Schritte, einschließlich der Vorbehandlung, des Sprühens und der Nachbehandlung, zum Endergebnis beitragen. Eine Unvollkommenheit auch nur in einem dieser Schritte führt zu einem fehlerhaften Produkt. In vielen Fällen sind die Probleme heimtückisch, es kann sich lediglich um eine geringfügige Erhöhung des für die Ventilbetätigung erforderlichen Drehmoments handeln.

Das Sprühen ist der kritischste Teil des Prozesses. Ein ordnungsgemäßer Sprühprozess muss so präzise und stabil wie möglich sein. Beim Sprühen handelt es sich um einen Prozess der Materialzugabe, der sorgfältig kontrolliert werden muss. Ebenso wie die maschinelle Bearbeitung ist die hochmoderne--Ausrüstung nicht der einzige zu berücksichtigende Faktor; Auch geeignete Vorrichtungen und langjährige Erfahrung sind entscheidend. Bei Stabilität dreht sich alles um Prozessmanagement. Sobald ein perfekter Sprühprozess (Vorwärmung, Geschwindigkeit, Entfernungen usw.) erreicht ist, muss sichergestellt werden, dass alle diese Schritte in Zukunft mit minimalem Eingriff umgesetzt werden. Um wettbewerbsfähiger zu sein, verwenden einige Hersteller immer noch manuelles Sprühen. Dieser Ansatz wird jedoch nicht empfohlen, da er weder präzise noch stabil ist.

Unter Wärmebehandlung versteht man den Fixierschritt im Spray & Fuse-Beschichtungsprozess. Ventilanwender akzeptieren zunehmend, dass die Spray & Fuse-Beschichtung eine geeignetere Beschichtung für anspruchsvolle Anwendungen wie Spülungen und Thermoschocks ist als HVOF-Beschichtungen. Der Fixierungsprozess der meisten Spray & Fuse-Beschichtungen auf dem Markt wird durch manuelles Erhitzen des Kugelsitzes mit einem Autogenbrenner erreicht. Dies hängt stark von der Erfahrung ab, daher ist es schwierig, eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Kugelsatz zu gewährleisten, was zu einer Beschichtung mit ungleichmäßiger Qualität führen kann. Um eine zuverlässige und leistungsstarke Beschichtung zu erhalten, wird die Verwendung eines hochpräzisen Vakuumofens empfohlen, der eine minimale Temperaturschwankung während des Schmelzprozesses gewährleistet.

Das Läppen spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung hochwertiger-Beschichtungen. Standard-Läppverfahren gewährleisten lediglich eine ausreichende Rundheit im Dichtungsbereich. Wenn wir den Messbereich auf die gesamte Kugel ausdehnen, kann es sein, dass die Toleranzanforderungen bereits überschritten werden. Aus diesem Grund zeigen viele metallisch dichtende Kugelhähne bei Werkstests eine relativ akzeptable Leistung; Aufgrund von Beschichtungsschäden, die bereits nach wenigen Öffnungs--und-Zyklen nach der Installation des Ventils verursacht werden, kommt es jedoch zu unzulässigen Leckagen. Daher ist neben der Sprühfähigkeit auch eine geschickte Fähigkeit zum Läppen erforderlich, um die ideale Rundheit des gesamten Balls sicherzustellen. Darüber hinaus gewährleistet ein gutes Läppverfahren auch eine gleichmäßige Schichtdicke, sodass eine gleichmäßige Härte erreicht wird.

Testen und VerifizierenÜberprüfen Sie, ob Beschichtungen in der gewünschten Qualität hergestellt werden, und geben Sie Anweisungen zur kontinuierlichen Verbesserung. Die in der Ventilindustrie eingesetzte Beschichtungsprüfmethode umfasst im Allgemeinen Härte-, Porositäts- und Haftfestigkeitstests an Proben. Es gibt jedoch Einschränkungen: Die Testergebnisse können nur bestätigen, dass die Beschichtung die Kriterien internationaler Standards erfüllt, und eine an einer Probe überprüfte Beschichtung garantiert nicht die gleiche Leistung unter realen Arbeitsbedingungen, wenn sie auf einen Kugelsatz aufgetragen wird. Eine alternative Lösung kann dieses Problem lösen: Testen Sie die Beschichtungsleistung unter Bedingungen, die die tatsächlichen Betriebsbedingungen des Ventils simulieren, aber strenger als diese sind, und verwenden Sie als ergänzende Tests Standardbeschichtungsinspektionen.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurde erörtert, wie eine Hartbeschichtung die Leistung von Kugelhähnen verbessern kann, welche Herausforderungen anspruchsvolle Anwendungen für Kugelhähne mit sich bringen und einige mögliche Lösungen. Obwohl eine Hartbeschichtung den Arbeitsbereich eines Kugelhahns erweitern und seine Leistung und Lebensdauer bei anspruchsvollen Einsatzbedingungen verbessern kann, hängt dies streng von der Qualität der Beschichtung ab. Eine minderwertige Beschichtung ist ein Problem, das schnell zu Problemen mit einem Kugelhahn führen kann, was zu einer schlechteren Leistung als bei einem Kugelhahn mit weichem Sitz führt. Daher muss der Qualitätskontrolle der Beschichtung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, um unerwartete Situationen zu vermeiden.