מושב שסתום טונגסטן קרביד עבור צנרת נוזל חומצה ואלקלי

מדוע מושב השסתום שולט באמינות צנרת חומצה ואלקלי

חומרים חומציים ואלקליים במפעלי טיפול כימיים, הידרו-מטלורגיים וגזי פליטה הם רק לעתים נדירות נקיים. הם נושאים מוצקים מרחפים, מלחים מומסים וגז סגור, והם מגיעים אל השסתום במהירות. המושב נושא את מלוא הפרש הלחץ כאשר השסתום נסגר, כך שכל אובדן של גיאומטריית הפנים הופך ישירות לדליפה, לחריגה או למכת גזע-. ניתן לתקן או להחליף גוף שסתום הרבה יותר בקלות מאשר ניתן להוציא קו משימוש, וזו הסיבה שהדיפון, והמושב מעל הכל, מחליטים כמה זמן נקודת בידוד נשארת הדוקה.

טונגסטן קרביד מוצק, הנקרא גם מתכת קשה סינטר, הפך לחומר ברירת המחדל עבור מושבים וחיפוי חמורים. הוא משלב מודול אלסטי גבוה, חוזק לחיצה גבוה מאוד ועמידות חזקה בפני בלאי החלקה עם מוליכות תרמית מספקת כדי להפיץ חום חיכוך הרחק מפנים האיטום.

הרכב ומשפחות כיתה טיפוסיות

החומר הוא חומר מרוכב של גרגרי טונגסטן קרביד (WC) הקשורים לשלב מתכתי, בדרך כלל קובלט. גודל גרגר, תכולת קלסר וכימיה תוספת קובעים את האיזון בין קשיות וקשיחות. שלוש משפחות מעשיות משמשות למושבי שסתום:

ציוני קלסר נמוכים, כ-6% קובלט עם גרגירים עדינים: קשיות בערך 89 עד 91 HRA וחוזק קרע רוחבי באזור של 2000 עד 2400 MPa.

דרגות קלסר בינוניות, 8% עד 10% קובלט: קשיות סביב 88 עד 90 HRA עם חוזק קרע רוחבי של בערך 2400 עד 2900 MPa, פשרה נפוצה לחומצה כללית ואלקליות.

ציוני קלסר גבוהים, 12% עד 15% קובלט: קשיות ליד 86 עד 88 HRA וחוזק קרע רוחבי עד כ-3000 MPa, נבחר היכן שהשפעה ומחזוריות תרמית שולטים.

גרסאות ממוקדות קורוזיה מחליפות חלק מהקובלט בניקל או ניקל כרום, או מוסיפים כרום קרביד, טנטלום קרביד או ניוביום קרביד לשלד ה-WC. אימות הציון צריך לעקוב אחר שיטות בדיקה של מתכת קשיחה: צפיפות לפי ISO 3369, קשיות Rockwell A לפי ISO 3738, חוזק קרע רוחבי לפי ISO 3327 ומיקרו-מבנה לפי ISO 4499-2.

התנהגות קורוזיה במדיה חומצית ואלקאלית

בקרביד צמנט הקלסר הוא החוליה החלשה. חומצות מחמצנות חזקות וליקרים עשירים בכלוריד תוקפים תחילה את הקובלט, ולאחר מכן גרגירי ה-WC מתערערים ונושרים, כך שהמשטח מתחספס ופני האיטום מאבדים מישוריות. חומצות מינרליות מדוללות בטמפרטורה מתונה גורמות לאיבוד כללי איטי. חובה גופריתית מרוכזת, חנקתית והידרוכלורית זקוקה אפוא לדרגת קשרי ניקל או אפשרות ללא קרביד. תמיסות אלקליות הן בדרך כלל הרבה פחות אגרסיביות, וקווים קאוסטיים הם יישום קלאסי עבור מושבים מלוכדים בקובלט, אם כי אלקלי מרוכז חם עדיין תוקף את הקלסר בחשיפה ארוכה.

מכיוון שהתנהגות תלויה בריכוז, טמפרטורה, אוורור וזרימה, יש להכשיר את ביצועי הקורוזיה על ידי טבילה או בדיקת לולאת זרימה במדיום בפועל, כאשר שינוי המסה מדווח ליחידת שטח בשנה והמשטח נבחן עבור דלדול קלסר במקום לשפוט על פי המראה בלבד.

בלאי ושחיקה תחת זרימת עמוסת חלקיקים

תפקוד תפוחים ומגבש חושף את המושב לשני מצבי נזק שונים. בזוויות פגיעה נמוכות, שלבים קשים עמידים בפני שחיקה של חריצים וגרגרים עדינים, דרגות קשיות גבוהות מתפקדות בצורה הטובה ביותר. בזוויות פגיעה גבוהות, קשיחות השבר שולטת בתוצאה, כך שגרגרים גסים יותר ותכולת קלסר גבוהה יותר שורדים טוב יותר למרות שהם רכים יותר. למהירות יש את ההשפעה הבודדת החזקה ביותר, מכיוון שאובדן השחיקה עולה בתלילות עם המהירות, כך שהפחתה מתונה במהירות הזרימה באמצעות גיאומטריית חיתוך עושה לעתים קרובות יותר לכל החיים מאשר שינוי בדרגה. כאשר המדיום נושא גם זרז קשיח או חלקיקי עפרה, חיי המושב מוגבלים על ידי יחס הקשיות בין החלקיקים לחומר המקשר, שהוא טיעון נוסף לשמירה על חשיפה מלאה של הקדח והמושב לזרימה במקום שקוע.

התנהגות בטמפרטורה גבוהה ושלמות איטום

קרביד מוצק שומר על קשיות שימושית הרבה מעל לטווח של חיפוי נירוסטה מוקשה, אך באוויר הקלסר מתחיל להתחמצן מכ-500 מעלות צלזיוס כלפי מעלה, כך שחובה חמצון חם מחייבת עיצוב מגן או לא קרביד. ההתפשטות התרמית שונה מזו של פלדת הנשא, כך שהמושבים מותאמים, מהודקים או מולחמים לתוך תושבת, והמכלול מתוכנן כך שהקרביד יישאר בדחיסה. איכות האיטום תלויה בשטיחות ובמרקם ולא בקשיות בלבד: פני האיטום מוקפים לשטיחות בתוך כמה פסים בהירים וחספוס פני השטח מתחת ל-Ra 0.1 מיקרומטר, המותאמים למושב גוף עדין לא פחות. קבלת לחץ ודליפה נלקחת בדרך כלל מ-ISO 5208 או API 598, כאשר מדיום הבדיקה וזמן ההחזקה מוסכמים לפני שחרור השסתום.

רשימת בחירה, עיבוד שבבי ובדיקה

שאלות נפוצות

ש: האם טונגסטן קרביד מתאים לכל שירות חומצה?
לא. ציונים מלוכדים בקובלט מטפלים היטב בחומצות מדוללות וברוב המדיה האלקלינית, אך חומצות מחמצנות חזקות או כלורידיות גבוהות תוקפות את המקשר, לכן יש להעריך תחילה ציונים הקשורים לניקל או חומרים שאינם קרבידים.

ש: איזו כיתה מתאימה למושב שסתום תרחיץ?
התחל מקלסר בינוני, דרגת גרגר עדין בסביבות 88 עד 90 HRA, ולאחר מכן עבור לתכולת קובלט גבוהה יותר אם פגיעה או מחזוריות תרמית גורמת לשיתובים במהלך השירות.

ש: מדוע תכולת הקלסר חשובה יותר מהקשיחות הכללית?
קשיות מתארת ​​עמידות בפני שחיקה בחריצים, בעוד שהקלסר שולט בעמידות בפני קורוזיה, קשיחות ושימור קצוות, כך ששתי דרגות קשיות שוות יכולות להתנהג בצורה שונה מאוד בחומצה.

ש: כיצד מקובע מושב קרביד לגוף השסתום?
זה בדרך כלל מותאם לכווץ, מהודק מכאני או מולחם לתוך מנשא ששומר על הטבעת בדחיסה ותואם את ההתרחבות של הפלדה שמסביב.

ש: כיצד יש לבדוק מושב לפני ההרכבה?
בדוק את מימדי הטבעת, ודא את רישומי הקשיות והצפיפות, בדוק את פני האיטום לאיתור נקבוביות ושבבים בהגדלה, ואשר את השטיחות והחספוס בהתייחסות מכוסה.

ש: האם ניתן לשפץ מושב קרביד שחוק?
חיכוך יכול להחזיר את השטיחות כאשר הנזק מוגבל לשכבת פני השטח, אך סתתים, דרך סדקים או דלדול קלסר באזור האיטום מחייבים החלפת הטבעת.