Tại sao các thành phần van đúc là lựa chọn ưu việt cho hệ thống áp suất cao?

Kỹ thuật đúc tiên tiến cho hình học van tới hạn

Đúc vẫn là phương pháp sản xuất ưa thích cho các bộ phận van do khả năng tạo ra các khoang bên trong phức tạp và đường dẫn dòng chảy có đường viền gần như không thể đạt được chỉ bằng gia công. Đối với các ứng dụng áp suất cao, tính toàn vẹn của vật đúc quyết định khả năng chống biến dạng và mỏi của van. Các xưởng đúc hiện đại sử dụng phương pháp đúc mẫu cho các bộ phận nhỏ hơn, có độ chính xác cao như chi tiết trang trí và ghế ngồi, trong khi phương pháp đúc cát được sử dụng cho thân và nắp ca-pô có quy mô lớn. Việc lựa chọn kỹ thuật đúc ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc hạt của kim loại, từ đó quyết định các tính chất cơ học của thành phần dưới ứng suất nhiệt.

Việc đạt được "hình dạng gần như lưới" thông qua quá trình đúc giúp giảm nhu cầu gia công thứ cấp rộng rãi, giúp bảo toàn tính toàn vẹn cấu trúc của vật liệu. Bằng cách sử dụng khuôn cát hoặc vỏ gốm in 3D, giờ đây các nhà sản xuất có thể đạt được dung sai chặt chẽ hơn trong “các vùng quan trọng” của van, chẳng hạn như hộp nhồi và mặt bích. Độ chính xác này đảm bảo rằng bộ phận lắp ráp cuối cùng duy trì độ kín chặt, ngay cả khi phải chịu môi trường ăn mòn điển hình của các nhà máy xử lý dầu, khí đốt và hóa chất.

Lựa chọn vật liệu và tính chất luyện kim

Hiệu suất của một Linh kiện van đúc phụ thuộc rất nhiều vào hợp kim được chọn. Các môi trường khác nhau yêu cầu các cấu hình luyện kim cụ thể để ngăn ngừa hư hỏng sớm. Dưới đây là so sánh các vật liệu phổ biến được sử dụng trong đúc van:

Quy trình kiểm soát chất lượng và NDT cho vật đúc

Phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT)

Vì vật đúc là một quá trình đông đặc nên có thể xảy ra các khuyết tật bên trong như co ngót, xốp hoặc tạp chất. Các quy trình NDT nghiêm ngặt là cần thiết để đảm bảo rằng thân van có thể chịu được áp suất định mức mà không bị rò rỉ. Những thử nghiệm này thường được yêu cầu bởi các tiêu chuẩn quốc tế như ASME B16.34.

• Kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ (RT): Sử dụng tia X để phát hiện các khoảng trống hoặc vết nứt bên trong tường đúc.
• Kiểm tra hạt từ tính (MPI): Xác định sự gián đoạn bề mặt và gần bề mặt trong vật liệu sắt từ.
• Kiểm tra siêu âm (UT): Sóng âm thanh tần số cao đo độ dày thành ống và phát hiện các lỗ hổng nằm sâu.
• Kiểm tra thâm nhập thuốc nhuộm (DPI): Một phương pháp chi phí thấp để phát hiện các vết nứt bề mặt hoặc độ xốp mà mắt thường không nhìn thấy được.

Tối ưu hóa thiết kế Gating và Riser

Sự thành công của bộ phận van đúc bắt đầu từ việc thiết kế khuôn. Hệ thống cổng - mạng lưới các kênh đưa kim loại nóng chảy vào khoang khuôn - phải được thiết kế để giảm thiểu nhiễu loạn. Dòng chảy rối có thể đưa không khí và tạp chất vào, dẫn đến tạo ra các "lỗ khí" trên thân van thành phẩm. Các kỹ sư sử dụng phần mềm mô phỏng quá trình hóa rắn để dự đoán kim loại sẽ nguội như thế nào, đảm bảo rằng các phần nặng của van, như mặt bích, được cung cấp đủ vật liệu nóng chảy để tránh bị co ngót.

Risers hoạt động như một bể chứa kim loại nóng chảy "nuôi" vật đúc khi nó co lại trong quá trình làm mát. Trong sản xuất van, việc bố trí các ống nâng một cách có chiến lược trên các phần dày nhất là rất quan trọng. Nếu thiết kế ống nâng bị lỗi, van có thể vượt qua kiểm tra trực quan nhưng không đạt được kiểm tra áp suất thủy tĩnh do các đường dẫn bên trong cực nhỏ. Quản lý nhiệt thích hợp trong giai đoạn làm mát đảm bảo cấu trúc hạt đồng nhất, điều này rất quan trọng đối với khả năng hàn và sửa chữa lâu dài của van tại hiện trường.

Xử lý nhiệt sau đúc

Giảm căng thẳng và giải pháp ủ

Sau khi thành phần được lấy ra khỏi khuôn, nó thường trải qua quá trình xử lý nhiệt để tinh chỉnh các đặc tính của nó. Đối với vật đúc bằng thép không gỉ, ủ dung dịch được sử dụng để hòa tan cacbua trở lại nền kim loại, giúp tối đa hóa khả năng chống ăn mòn. Đối với thép cacbon, quá trình thường hóa hoặc ủ được sử dụng để đạt được sự cân bằng mong muốn giữa độ cứng và độ dẻo dai. Bước này không thể thương lượng đối với các van dành cho nhiệt độ dưới 0 (dịch vụ đông lạnh) hoặc các ứng dụng hơi nước chu kỳ cao trong đó sốc nhiệt là mối đe dọa thường xuyên.