پوشش های بال ولو : پوشش های مختلف برای کاربردهای مختلف
بال ولو ( شیر توپی – Ball valves) چیست؟
پوشش يا آبكاري الکترولس نیکل فسفر يا نيكل سخت” هم تراز کرم سخت، ارزانتر از آن !!!
بال ولو پوشش ها از بال ولو و اکچویتور در برابر سایش، فرسایش، حمله شیمیایی و سایر نیروهایی که دوام و کارآیی آنها را تهدید می کند ، محافظت می کنند.
اما از آنجا که آنها با چنین تنوعی از چالش ها روبرو هستند، تفاوت های زیادی در انواع پوشش های استفاده شده وجود دارد.
پوشش های مورد استفاده برای شیر توپی دارای ویژگی های خاص خود هستند که در بسیاری از موارد با انواع دیگر شیرها متفاوت است.
سفارش ساخت بال (توپی) اینجا کلیک کنید
بال ولو ها چرا به پوشش نیاز دارند؟
سه دلیل برای پوشش دادن یک شیر توپی وجود دارد.
اولین دلیل این است که از آن در سیت های فلزی به فلز استفاده می شود تا از ایجاد جوش جلوگیری کند. دوم ، نیاز به مقاومت در برابر سایش ، و سوم برای محافظت در برابر خوردگی است.
همچنین ممکن است از همان پوشش در تمام قسمتهای یک شیر استفاده نشود.
به عنوان مثال ممکن از قسمت های داخلی ولو اکسید کروم شود ولی بال ولو و سیت ها پوشش متفاوتی داشته باشند.
انواع متخلف پوشش
برنزینگ
Boronizing کردن از رسوب بخار شیمیایی (CVD) برای تولید یک لایه پوشش بسیار سخت استفاده می کند. این روش یک پیوند متالورژی واقعی با بستر ایجاد می کند و شرایط مقاومت در برابر خوردگی و غیر متخلخل را ایجاد می کند.
از معایب این نوع پوشش این است که بسیار نازک است (حدود 1 میل) ، و نمی توان از آن در سوراخهای بزرگ استفاده کرد.
در عوض ، از این نوع پوشش در محیط های فرسایشی یا خورنده مانند بال ولو در پالایشگاه های گاز یا کارخانه های شیمیایی استفاده می شود.
نقطه قوت این پوشش این است که هیچ محدودیت دمایی مشخصی ندارد.
با این حال ، نمی توان از آن در اسید نیتریک “یا بسیاری از محیط های خورنده دیگر” استفاده کرد. جان سیمونز ، مدیر عامل و رئیس شرکت صنایع کوپلند ، هشدار می دهد که “گرمای زیاد می تواند باعث ایجاد اعوجاج حرارتی فلز پایه شود، که استفاده از آن را برای سیت های لپ شده با بال ولو محدود می کند.
او همچنین اضافه می کند که ،”کمبود ضخامت باعث می شود که در معرض بارگذاری و جوش زدن قرار گیرد.”
کاربید کروم Chromium carbide
کاربید کروم سختی حدود 65 Rc می دهد و در برابر فرسایش و دمای شدید مقاومت می کند. این پوشش با استفاده از اسپری حرارتی اعمال بر روی بال ولو ایجاد می شود، که باعث می شود مقداری تخلخل در پوشش نهایی ایجاد شود. همچنین این پوشش می تواند در برابر شوک گرمایی مقاومت داشته باشد.
پوشش استفاده شده از سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) می تواند کاملاً در برابر شکستگی مقاوم باشد. در حالی که پوشش اعمال شده در همجوشی (fusion-applied coating) مقاومت به خوردگی بهتری دارد.
کاربید کروم که توسط فرآیند HVOF اعمال می شود (اسپری حرارتی) و دارای چسب کروم نیکل کمتری است. به طور معمول سخت تر و مقاوم در برابر فرسایش است.
اگر به درستی اعمال شود ، تفاوت کمی در مقاومت در برابر شوک حرارتی مشاهده می کنیم. پوشش های ذوب شده تخلخل کمتری دارند اما به ندرت در شیر توپی مورد استفاده قرار می گیرند. زیرا به طور معمول نرم تر هستند و آلیاژهای پایه نیز معمولاً بر پایه نیکل هستند.
کروم سخت (Hard chrome)
کروم سخت به صورت الکترولیتی بر روی بال ولو اعمال می شود. این ماده سطح سختی را ایجاد می کند و عملیات ثانویه کمی نیاز دارد، اگرچه ممکن است برای بدست آوردن سطحی ریزتر از 6 (rms) به برخی از لایه برداری یا پرداخت نیاز باشد.
این پوشش برای طیف گسترده ای از کاربردها در مایعات و گازهای تمیز در دما و فشار متوسط مناسب است.
مقاومت در برابر خوردگی آن معادل فولاد ضد زنگ (AISI 316) با محدودیت های خاص، از جمله مقاومت ضعیف در برابر pH پایین است، و نباید با آب دریا، کلر مرطوب یا سایر مواد با محتوای کلرید بالا استفاده شود.
یک اشکال در مورد کروم سخت هیچ ارتباطی با خصوصیات آن به عنوان پوشش ندارد، بلکه با فرآیند استفاده شده برای استفاده از آن، که شامل استفاده از کروم شش ظرفیتی است، ماده ای سمی که روز به روز استفاده از آن کمتر می شود.
آلیاژهای پایه کبالت (Cobalt-based alloys)
آلیاژهای پایه کبالت با پاشش حرارتی ، اسپری و نفوذ یا جوشکاری بر روی بال ولو اعمال می شوند. آلیاژهای پایه کبالت ذوب شده و جوش خورده نرم تر هستند، اما با روش HVOF این ماده می تواند یکی از سخت ترین آلیاژهای موجود باشد.
نام های معمولی شامل Stellite 6 و Tribaloy است.
بال ولو با پوشش های سرامیکی (Ceramic coatings)
پوشش های سرامیکی می توانند سختی های بیش از 60 Rc را ایجاد کنند (اگرچه به طور معمول در محدوده 50-55 Rc هستند) و شامل اکسید کروم ، اکسید تیتانیوم و اکسیدهای ترکیبی آلومینیوم-تیتانیوم هستند.
چنین پوشش هایی را می توان با پاشش حرارتی یا پاشش پلاسما استفاده کرد. همچنین نسخه ای از این پوشش وجود دارد که ترکیبی از تیتانیا و کرومیای اعمال شده بر روی پوشش باند تانتال است.
بال ولو ها و آبکاری الکترولس نیکل
نیکل الکترولس به طور گسترده در مواردی مورد استفاده قرار می گیرد که مقاومت در برابر خوردگی بیشتر از سختی باشد.
این روش توسط یک فرآیند کاملا شیمیایی اعمال می شود. در نتیجه ماده ای با مقاومت در برابر خوردگی و یکنواختی ضخامت خوب وجود دارد که ذاتاً صاف است و در انجام عملیات ثانویه مانند سنگ زنی به کار کمی نیاز دارد.
طرفداران نیکل الکترولس می گویند که با عملیات حرارتی ، این پوشش می تواند به سطوح سختی نزدیک به پوشش کروم سخت برسد ، اگرچه دلیل اصلی استفاده از آن برای مقاومت در برابر خوردگی آن است. از ویژگی های پوشش های الکترولس نیکل میتوان به یکنواختی آن و چسبندگی مناسب این پوشش ها به زیر لایه است که کاربردهای فراوانی در انواع ولو های توپی دارد.
آبکاری الکترولس نیکل، روشی برای ایجاد پوشش نیکل بدون اعمال جریان خارجی بر روی شیر توپی است و الکترون مورد نیاز بوسیله واکنش‌های شیمیایی درون حمام تأمین میشود.
از فرایند الکترولس نیکل با هدف ایجاد پوشش فلزی پیوسته و یکنواخت استفاده میشود. آبکاری الکترولس را همچنین تحت عنوان آبکاری خودکاتالیتیکی نیز می‌نامند، زیرا قابلیت تشکیل بر روی فلزات و موادی را دارد که از نظر کاتالیتیکی فعال هستند.
برای مقاله های بیشتر در مورد الکترولس نیکل کلیک کنید
نیکل بور
نیکل بور با اسپری حرارتی و تکنیک نفوذ بر روی بال ولو اعمال می شود. این ماده برای برنامه های با فشار بالا با دمای بالا، مواد ساینده و گازهای خشک مناسب است.
این ماده در برابر صدمات ناشی از فرسایش ، حفره و شوک های حرارتی مقاوم است و برای سرویس بخار ، کار با کاتالیزورها و گازدهی ذغال مناسب است. با این حال، مقاوم در برابر خوردگی ندارد و برای اسیدها یا کلر مناسب نیست.
نیتریدینگ (Nitriding )
این عملیات با بهبود سطح کار می کند. این پوشش می تواند بسته به بستر ، سطح را تا 70 Rc برساند. این را می توان با روش های یونی یا گازی یا فرایند حمام نمک در دمای بالا استفاده کرد.
مزایا شامل ماشینکاری ثانویه نیاز کم یا بدون نیاز است ، اگرچه ممکن است به دلیل اعوجاج حرارتی ، در موارد با درجه حرارت بالا به ماشینکاری ثانویه نیاز داشته باشند.
پلی تترا فلورواتیلن (PTFE)
پلی تترا فلورواتیلن (PTFE) و سایر پوششهای فلوئورپلیمر مقاومت زیاد در برابر خوردگی را با هزینه کم برای بال ولو ها فراهم می کنند ، اما نمی توانند در برابر محیط ساینده یا دمای شدید مقاومت کنند.
ذرات فلوروکربن را می توان برای بهبود روانکاری به سایر پوشش ها از جمله نیکل الکترولس اضافه کرد. PTFE به طور گسترده ای برای بال ولوها استفاده می شود.
تانتالوم (Tantalum ) و شیر توپی
بسیار مقاوم در برابر خوردگی است، اما گران قیمت شناخته شده است. تانتالین یک فرآیند رسوب بخار را ارائه می دهد که یک پوشش تانتالیوم آلیاژی نازک (0.002 اینچ) را رسوب می دهد.
استفاده از اسپری حرارتی تانتال برای سد خوردگی بر روی فلز کمتر نجیب می تواند منجر به شکست شود ، در بعضی موارد، زیرا دارای تخلخل خاصی است.
کاربید تنگستن (Tungsten carbide)
یک سطح مقاوم در برابر فرسایش و مقاومت در برابر فرسایش با سختی حدود 70 Rc به طور کلی با استفاده از اسپری حرارتی بر روی بال ولو اعمال می کند. با استفاده از این پوشش ، گزارش هایی از ترک خوردگی تحت سیکل حرارتی گزارش شده است.
در حالی که اکثر پوششهای کاربید تنگستن بر پایه کبالت است.
کاربید تنگستن کروم دارای سختی حدود 70 Rc است که معمولاً با استفاده از اسپری حرارتی اعمال می شود. به گفته Metso Neles ، این پوشش برای مایعات خورنده در دمای متوسط استفاده می شود ، اما فقط باید با محیط مرطوب استفاده شود.
