RU57413U1

RU57413U1 - Шаровой затвор шарового крана

Info

Publication number: RU57413U1
Application number: RU2005127896/22U
Authority: RU
Inventors: Лев Христофорович Балдаев; Владимир Алексеевич Лупанов; Евгений Анатольевич Панфилов
Original assignee: Лев Христофорович Балдаев
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Полезная модель относится к шаровым затворам шаровых кранов, используемых в газовой, нефтяной, химической и других областях промышленности. Шаровой затвор шарового крана, имеет сферическую поверхность, выполненную с покрытием, включающем в себя частицы карбида вольфрама и материал связки, выбранный из следующих материалов и сплавов: Со, Ni, CoCr, NiW, NiCrBSi, при этом содержание материала связки в покрытии лежит в пределах от 5 до 30 вес.%. Полезная модель позволяет повысить гарантированный ресурс эксплуатации шаровых затворов.

Description

Полезная модель относится к шаровым затворам шаровых кранов, используемых в газовой, нефтяной, химической и других областях промышленности.

Известен шаровой затвор шарового крана, имеющий покрытие на сферической уплотнительной поверхности в виде слоистой структуры, у которой наружный защитный слой - слой оксида алюминия, а подслой - слой алюминия или алюминиевого сплава (Патент РФ №2192574, F 16 K 5/06, 2002 г.).

Недостатком такого покрытия является то, что при воздействии на рабочую поверхность шарового затвора крупных абразивных частиц происходит отслаивание покрытия, из-за возникающей на месте трещин и царапин подпленочной коррозии. Кроме того, отслоение покрытия возможно из-за ударных нагрузок на рабочую поверхность шарового затвора.

Известен шаровой затвор шарового крана, имеющий покрытие на сферической уплотнительной поверхности в виде напыленного слоя на основе легированной стали (Патент РФ №46065, F 16 K 5/06, 2005 г.).

При работе шарового затвора в особо агрессивной среде при попадании в зону уплотнения частиц высокой твердости, таких как гранитная крошка, кварцевый песок и т.д., данное покрытие подвержено абразивному износу. Поскольку покрытие обладает меньшей твердостью по сравнению с абразивными частицами, контакт с последними вызывает задиры покрытия, места образования которых подвержены коррозии.

Задачей заявленного решения является создание покрытия, обладающего высокой твердостью, корозийной стойкостью и высокой сцепляемостью с материалом, из которого выполнен затвор,

обеспечивающего надежную работу шарового крана в условиях особо агрессивных сред.

Технический результат достигается тем, что в шаровом затворе шарового крана, имеющем сферическую поверхность, выполненную с покрытием, покрытие включает в себя частицы карбида вольфрама и материал связки, выбранный из следующих материалов и сплавов: Со, Ni, CoCr, NiW, NiCrBSi, при этом содержание материала связки в покрытии лежит в пределах от 5 до 30 вес.%.

Выполнение покрытия в виде частиц карбида вольфрама, связанных между собой материалом связки, выбранным из следующих материалов и сплавов: Со, Ni, CoCr, NiW, NiCrBSi, обеспечивает создание слоя повышенной твердости, стойкого к абразивному истиранию даже в условиях особо агрессивных сред, а также корозионную стойкость покрытия. Вместе с тем, при работе крана в среде, содержащей особо агрессивные химические компоненты такие как, концентрированные кислоты или пары кислот, в качестве материала связки предпочтительно использование сплавов кобальта и никеля: CoCr, NiW, NiCrBSi, обеспечивающих покрытию большую коррозионную стойкость по сравнению с чистыми металлами: кобальтом и никелем, и тем самым продлевающих срок службы шарового затвора. Если таких компонентов не содержится, то в качестве связки используют металлы, являющиеся более дешевыми в сравнении со сплавами.

Выбор предела процентного содержания материала связки в сплаве обусловлен требованием к заданным значениям твердости и плотности покрытия и может варьироваться от 5 до 30 вес%. Уменьшение содержания материала связки в покрытии до значений менее 5%, (при 5 вес% твердость составляет 70-72 HRC) наряду с увеличивающейся твердостью покрытие становится очень хрупким, что в условиях нагружения поверхности шарового затвора может привести к его разрушению. Вместе с тем, при содержании материала связки в покрытии свыше 30 вес% твердость

покрытия начинает резко падать и составляет менее 60 HRC (при содержании связки в количестве 30 вес% - твердость составляет 60-62HRC), и смысл использования в покрытии карбидной упрочняющей фазы теряется.

Шаровой затвор шарового крана имеет на своей сферической уплотнительной поверхности покрытие, в виде слоя твердого износостойкого материала, представляющее собой нанесенный на поверхность методом высокоскоростного газопламенного напыления порошок, каждая из частиц которого включает в себя частицы карбида вольфрама, диспергированные в материале связки, выбранным из следующей группы металлов и их сплавов: Со, Ni, CoCr, NiW, NiCrBSi.

Покрытие наносится на поверхность методом высокоскоростного газопламенного напыления, что обеспечивает высокие адгезионные характеристики и плотность покрытия.

Шаровой затвор в составе шарового крана может длительное время работать в условиях особо агрессивной среды, поскольку защитный слой, нанесенный на сферическую уплотнительную поверхность, обладая требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств, препятствует разрушению этой поверхности.

В таблицы приведены сведения о ресурсе работы шарового крана, имеющего на своей поверхности покрытие из числа вышеприведенных, в следующих средах:

Среда 1: неагрессивный природный газ, содержащий жидкие углеводороды, этиленгликоль, метанол (СН₃ОН), турбинные масла, воду и механические примеси в следующем количестве: влага и конденсат - до 1200 мг/нм³; механические примеси до 10 м²/нм³ с размером частиц до 1 мм, а также реагенты, вызывающие коррозию: сероводород - не более 20 мг/нм³, натрий+калий - не более 3 мг/нм³.

Среда 2: вода, глинистый раствор, цементный раствор, растворы кислот соляной, серной, муравьиной в концентрации до 20%, нефть.

Материал связки в покрытии	% содержание связки в покрытии	Твердость HRC	Адгезия	Пористость покрытия	Ресурс крана, в колич.циклов
Материал связки в покрытии	% содержание связки в покрытии	Твердость HRC	Адгезия	Пористость покрытия	Среда 1	Среда 2
Со	5 15 30	68-72 64-68 60-64	>8 кг/мм²	<0,3%	Не менее 4000	Не менее 2000
Ni	5 15 30	68-72 64-68 60-64	>8 кг/мм²	<0,3%	Не менее 4000	Не менее 2000
СоСr	5 15 30	68-72 64-68 60-64	>8 кг/мм²	<0,3%	Не менее 4500	Не менее 4000
NiW	5 15 30	68-72 64-68 60-64	>8 кг/мм²	<0,3%	Не менее 4500	Не менее 4000
NiCrBSi	5 15 30	68-70 64-68 60-64	>8 кг/мм²	<0,3%	Не менее 4700	Не менее 4500

Из таблицы видно, что при использовании в качестве материала связки в покрытии любого из представленных металлов или сплавов даже в условиях работы в особо агрессивных средах во много раз увеличивается ресурс работы шарового крана по сравнению с кранами, покрытыми, например, легированной сталью, ресурс которых составляет около 1000 циклов.

Полезная модель позволяет повысить гарантированный ресурс эксплуатации шаровых кранов.

Claims

Шаровой затвор шарового крана, имеющий сферическую поверхность, выполненную с покрытием, отличающийся тем, что покрытие включает в себя частицы карбида вольфрама и материал связки, выбранный из следующих материалов и сплавов: Со, Ni, CoCr, NiW, NiCrBSi, при этом содержание материала связки в покрытии лежит в пределах от 5 до 30 вес.%.