вид  
3 Декабря 2020г, Четверг€ — 91.3052,  $ — 75.6151загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

«ГЭСС-пром». Айгишев К.Э. Литые твердые сплавы в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлу

26 Октября 2020
«ГЭСС-пром». Айгишев К.Э. Литые твердые сплавы в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлу
Перед вами следующая статья из пятого выпуска журнала «Вестник арматуростроителя». В ней речь пойдет о литых твердых сплавах в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлу.

Наибольшие требования к твердости и износостойкости сплавов предъявляются в арматуростроении к затворам и уплотнениям исполнения металл по металлу. Такой тип затвора позволяет эксплуатировать шаровой кран при высоких температурах и агрессивных средах с включением твердых частиц.

Из известных существующих чаще применяемых в изготовлении покрытий рабочих поверхностей затвора шаровых кранов твердыми сплавами можно выделить несколько видов технологий: газоплазменное напыление твердыми сплавами, лазерное плакирование, наплавка, гальваническое покрытие.


Для изготовления шаровых кранов с уплотнением металл по металлу, работающих в высокоабразивной и высокотемпературной (650-700 °С) агрессивной среде, наиболее подходят твердые сплавы.

Это износостойкие и твердые материалы со способностью сохранения свойств в высокоабразивной среде и при высокой температуре – до 900-1150 °С. Чаще изготавливаются из тугоплавких и высокотвердых материалов на основе карбидов вольфрама, тантала, титана, хрома, связанных кобальтовой связкой с различным содержанием никеля и кобальта.

Твердые сплавы могут быть разделены на четыре основных типа: металлокерамические, литые, зернообразные и электродные [1].

«ГЭСС-пром». Айгишев К.Э. Литые твердые сплавы в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлу

Литые твердые сплавы представляют собой прутки или крупки, которые навариваются или наплавляются методом термической сварки. В последнее время разработана технология нанесения литых твердых сплавов с помощью газоплазменного напыления и лазерной наплавки.

Литые твердые сплавы на основе кобальта разделяются на два вида: стеллиты и стеллитоподобные [2].

Стеллитоподобные – это, например, марки сормайт № 1 и сормайт № 2. Сормайт № 1 за счет содержания 2,5-3,3 % углерода имеет большую твердость, но меньшую вязкость, что не позволяет работать на удар и толчки. Сормайт № 2, напротив, применим к деталям, подверженным ударным нагрузкам, содержание углерода в сплаве – 1,5-2 %, но твердость ниже почти на 10 единиц.

Стеллиты представляют собой сплавы хрома, кобальта, вольфрама, углерода, марганца, никеля и железа. Основой являются кобальт (45-62 %) и хром (28-45 %). Такие сплавы выпускаются в виде прутков диаметром 3-8 мм, длиной прутка 350-400 мм. В таком виде сплав применим для наплавки изнашивающихся поверхностей деталей, работающих в тяжелых условиях.

Кобальтовые стеллиты отличаются от стеллитоподобных высокой коррозионной стойкостью к ряду щелочей и кислот, а также к атмосферным влияниям.

Твердые сплавы в виде стеллитов обладают высокой устойчивостью к окислению при работе при температуре 750-800 °С, что позволяет применять их для наплавки, например, на лопатки турбореактивных и газотурбинных двигателей.

Из-за карбидной фазы, которая присутствует в стеллитах в большом объеме, помимо жаропрочности, они обладают большой износостойкостью [3], что дает возможность применения для пар трения металл по металлу в условиях отсутствия смазки.

В случае покрытия затвора шарового крана литым твердым сплавом наиболее подходящая марка стеллита – Пр-В3К ГОСТ 21449-79. В соответствии с ГОСТ 21449-79 химический состав стеллита Пр-В3К приведен в таблице 1 [4].

Основной задачей является разработка технологии наплавки стеллита на шаровые затворы малого диаметра размером от Ду10 до Ду32. В классических методах наплавки предусматривается технология нанесения покрытия на поверхность с помощью термической сварки, например, неплавящимся электродом в среде инертных газов. В этом случае происходит нагрев изделия по всему объему, так как в соответствии с ГОСТ 21449-79 наименьший диаметр прутков – 4 мм, а сечение, например седел шара, может доходить до 3 мм.

«ГЭСС-пром». Айгишев К.Э. Литые твердые сплавы в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлу

Опытным путем было опробовано наплавление на заготовке в виде стальных колец с последующими механической обработкой и притиркой. Такой метод не позволяет существенно сократить технологическое время и расход материала. К минусам же можно отнести тяжелую обрабатываемость сплава Пр-В3К.

Для малых сечений диаметров можно использовать механизированную наплавку стеллитом марки Stellite 6 или Stellite 12, которые выпускаются в виде проволоки диаметром до 1 мм. Также можно использовать сплав в виде порошка и напылять газоплазменным методом. Твердость и качество покрытия после наплавки не уступают покрытию описанным методом, также наплавка прутком Пр-В3К имеет меньшие экономические затраты, если добиться нанесения покрытия наплавкой на меньшие сечения.

Для наплавки сплавов на тонкостенные изделия методом аргонно-дуговой сварки существует два метода – лезвийная наплавка и наплавка смачиванием. При лезвийной наплавке также используется пруток меньшего диаметра, чем сечение наплавляемого изделия. Наплавка смачиванием предусматривает расплав наплавляемого материала с последующим смачиванием изделия.

Последующие работы с исследованием наплавки производились с помощью метода наплавки смачиванием. Для этого была спроектирована и изготовлена установка (рис. 1).

Установка спроектирована так, чтобы можно было практическим методом подобрать углы рабочих поверхностей всех элементов, а также расстояние от электрода горелки. Опытным путем вследствие экспериментов выявлены расстояния и углы расположения заготовок, горелки и прутка.

Суть процесса заключается в следующем: наплавка смачиванием происходит благодаря разогреву тела наплавляемого материала без контакта дуги с изделием, разогретый наплавляемый материал при попадании на поверхность изделия передает n-е количество теплоты, что достаточно для смачивания стали расплавом при соответствующем угле Ө. С помощью расчетов и моделирования процессов были выявлены формулы для расчета тока дуги, скорости перемещения заготовки и толщины покрытия.

«ГЭСС-пром». Айгишев К.Э. Литые твердые сплавы в качестве покрытия затвора шарового крана с уплотнением металл по металлуРасчетный, а в последующем подтвержденный практическим методом нагрев рабочих частей изделия (уплотнительных поверхностей) не превышал 500-600 °С, что не приводило к деформации. Таким образом, наплавленные изделия (рис. 2) обрабатывались механически только по поверхности наплавки. Также с помощью регулировки скорости подачи прутка и перемещения/вращения заготовки можно регулировать толщину покрытия.


Во время разработки технологического процесса были исследованы и опробованы расчеты на тепловую мощность, смоделированы результаты расчетов времени нагрева и скорости наплавки. Выяснилось, что подходит формула скорости для наплавки флюсом с некоторой модификацией под наплавку в среде аргона неплавящимся электродом. Для подтверждения были проведены моделирования процесса в симуляторе и на испытательной установке.

Результатом проделанной работы является разработанный технологический процесс, который перспективен в своем направлении. Наплавка на стали кобальтовых стеллитов – достаточно дорогой процесс, так как материал имеет высокую цену и способы его обработки требуют больших трудозатрат. Наплавка на готовое изделие с минимальной последующей механической обработкой без потери свойств удешевит ее применение.

Литература

1. Шрейбер Г.К., Прелин С.М., Шибреев Б.Ф. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. 2-е издание. – М. – 1969.
2. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твердые сплавы. – М. – 1971.
3. Мровец С., Вербер Т. Современные жаростойкие материалы. – М. – 1986. – С. 360.
4. ГОСТ 21449-75 Прутки для наплавки.


Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 5 (61) 2020


Метки трубопроводная арматура шаровые краны журнал запорная арматура Вестник Арматуростроителя литье литейные технологии ГЭСС-пром журнал Вестник арматуростроителя сплавы статьи

Смотрите также:
PCVExpo-2020. Интервью с коммерческим директором ООО «ВОГЕЗЭНЕРГО» Александром Ананьевым PCVExpo-2020. Интервью с коммерческим директором ООО «ВОГЕЗЭНЕРГО» Александром Ананьевым
Уважаемые друзья и коллеги! Мы продолжаем публикацию серии интервью с участниками международной выставки PCVExpo-2020. Сегодня нашим собеседником стал коммерческий директор «ВОГЕЗЭНЕРГО» Александр Ананьев.
Завод «Криогенмаш» посетили представители компании Enter Engineering Pte Ltd Завод «Криогенмаш» посетили представители компании Enter Engineering Pte Ltd
Предприятие «Криогенмаш» посетило руководство Газпромбанка, ОМЗ и одного из лидеров промышленного строительства на рынке Центральной Азии – компании Enter Engineering Pte Ltd.
«ТЭКО-ФИЛЬТР» выполнил поставку водоочистного оборудования для ВМЗ «ТЭКО-ФИЛЬТР» выполнил поставку водоочистного оборудования для ВМЗ
Компания «ТЭКО-ФИЛЬТР» завершила поставку комплектной установки по доочистке сточных вод в рамках соответствующего контракта с Выксунским металлургическим заводом.
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)