Засувка для трубопроводів і шпиндель для неї

Винахід відноситься до трубопровідної арматури, а саме до засувок для перекривання трубопроводів і регулювання витрати проходять в них середовищ, зокрема пара або води, що мають високу температуру і тиск. Засувка для трубопроводів містить корпус з кришкою, бугель, пов'язаний з корпусом. Шпиндель виконаний з нарізним ділянкою в його верхній частині і встановлений з можливістю вертикального переміщення через бугель. Грундбукса розміщена під планкою. Кришка виконана з ущільненням. Шпиндель закріплений в нижній його частині в обоймі, пов'язаної з тарілкою, яка взаємодіє з сідлом. Шпиндель виконаний з титанового сплаву, поверхня якого має оксидну плівку, що утворюється в результаті термічного оксидування шпинделя. При цьому оксидна плівка створена по всій довжині поверхні шпинделя до нарізного ділянки. Завдяки використанню в засувці шпинделя з титанового сплаву з оксидированной поверхнею, значно зменшується корозія шпинделя і елементів засувки, що контактують з ним через робоче середовище, внаслідок чого підвищується надійність і термін служби шпинделя і засувки. 2 с. і 1 з.п. ф-ли, 2 мул.

Винахід відноситься до трубопровідної арматури, а саме до засувок для перекривання трубопроводів і регулювання витрати проходять в них середовищ, зокрема пара або води, що мають високу температуру і тиск.

Добре відомо, що одним з основних вимог, що пред'являються до засувок, які працюють в трубопроводах пари або води при високій температурі і тиску, є їх корозійна стійкість в даних середовищах.

При розробці і конструюванні засувок ретельно опрацьовують характеристики матеріалів, з яких виготовляються деталі засувок і їх поведінку в конкретних робочих середовищах.

Відомо, що гарну корозійну стійкість до середовища, в якій присутні хоча б сліди вологи або води, є титан і його сплави (див. Проспект фірми "TIMET" Титанові труби).

Певною засувці для трубопроводів (див. Каталог Промислова трубопровідна арматура. Частина II (книга 1), вид. Цинтія Хімнефтемаш, М. 1989, с. 17- 18), що містить корпус з кришкою, стійку, ущільнювальні кільця сальника і диск, цей недолік усунуто тим, що всі основні деталі: корпус, кришка і диск, що контактують між собою через робоче середовище, виконані з титанового сплаву. Стійка виконана зі сталі, ущільнювальні кільця сальника - фторопласт. Однак даний пристрій вимагає великої витрати титанового сплаву, що неекономічно і неефективно.

Найбільш близькими за технічною сутністю до пропонованого винаходу є засувка для трубопроводів і шпиндель для неї (див. Кн. Імбрідскій М.І. Довідник по арматурі теплових електростанцій. -М. Енергоіздат, 1981, с. 100-101).

Засувка містить корпус з кришкою, бугель, пов'язаний з корпусом, шпиндель, що має у верхній його частині різьбовій ділянку, що сполучаються з вузлом пересування засувки, при цьому шпиндель встановлений з можливістю вертикального переміщення через бугель, планку притискну, грундбуксу, розміщену під планкою і кришку з кільцями ущільнювачів, в нижній частині шпиндель закріплений в обоймі, пов'язаної з тарілкою, яка взаємодіє з сідлом.

Корпус, шпиндель, обойму і тарілку виконують з матеріалів, які мають більш високу корозійну стійкість при роботі в напружених умовах, зокрема в магістралях пара або води при тиску до 40 мПа і температурі до 560 o C; таким матеріалом є сталь.

Засувка працює таким чином, що в разі її відкриття шпиндель переміщується вгору, ковзає по внутрішній поверхні ущільнення, притиснутого через грундбуксу притискною планкою, і піднімає таким чином тарілку, внаслідок чого вода проходить крізь корпус, заповнюючи його порожнину. У разі закриття засувки шпиндель ковзає по внутрішній поверхні ущільнення вниз до упору тарілки в сідло.

Недоліком даної засувки є низькі експлуатаційні характеристики, зокрема значний корозійний знос шпинделя, що обмежує термін експлуатації і знижує надійність засувки.

Це обумовлено наступними факторами: перебуваючи в робочому середовищі (пар або вода з високою температурою і тиском), всі елементи засувки, що контактують з цим середовищем, піддаються корозії (корпус, шпиндель, кришка, обойма). При корозії шпинделя поверхню його руйнується, стає нерівною і, переміщаючись вгору і вниз по поверхні ущільнення, він руйнує внутрішній шар ущільнення, яка має контакт з поверхнею шпинделя, в результаті чого порушується герметичність, робоче середовище, пар або вода, що має високу температуру і тиск, починає просочуватися вгору, приводячи до руйнування всього ущільнення, внаслідок чого робоче середовище починає контактувати з поверхнею кришки, що природно призводить до корозії кришки в цьому місці.

Додатково, крім зазначеного, на протікання процесу корозії впливає електрохімічна пара (шпиндель - корпус і шпиндель - обойма). Загальновідомо, що для підвищення міцності поверхні сталевого шпинделя застосовують азотування поверхні.

Таким чином, незважаючи на уявну близькість матеріалів (шпиндель - корпус; шпиндель - обойма) за своєю природою, дія перерахованих вище факторів, навіть незначне, викликає спонтанне сукупне роз'ятрювання поверхні матеріалу шпинделя як найбільш інтерофазной системи.

Найбільш близьким до заявляється шпинделя є шпиндель, який використовується в засувці (див. Кн. Імбрідскій М.І. Довідник по арматурі теплових електростанцій. -М. Енергоіздат, 1981, с. 100-101), що представляє собою вал з нарізним ділянкою, розміщеним на одному з його кінців. Матеріал шпинделя - сталь.

До недоліку шпинделя, використовуваного в засувках на трубопроводах води і пари при високій температурі (до 560 o C) і тиску (до 40 мПа), відноситься його низька корозійна стійкість, яка погіршує надійність і термін служби засувки.

Відомо, що для підвищення твердості поверхні сталі здійснюють її азотування.

Однак навіть азотований поверхню шпинделя для засувок, які працюють в напружених умовах, піддається корозії.

Це завдання вирішується тим, що у відомій засувці для трубопроводів, що містить корпус з кришкою, бугель, пов'язаний з корпусом, шпиндель, виконаний з нарізним ділянкою в його верхній частині і встановлений з можливістю вертикального переміщення через бугель, планку притискну, грундбуксу, розміщену під планкою , і кришку з ущільненням і закріплений в нижній його частині в обоймі, пов'язаної з тарілкою, яка взаємодіє з сідлом, відповідно до винаходу шпиндель виконаний з титанового сплаву, поверхня якого має оксидну плівку, обра зующей в результаті термічного оксидування шпинделя.

При цьому оксидна плівка створена по всій довжині поверхні шпинделя до нарізного ділянки.

Ставлення контактують між собою через робоче середовище (пар або вода) площі поверхні шпинделя до сумарної площі поверхонь корпусу і обойми менше або дорівнює одиниці.

Це завдання відповідно до винаходу вирішується також тим, що шпиндель для засувки трубопроводів, що представляє собою вал, який має на одному з його кінців різьбовій ділянку, виконаний з титанового сплаву, поверхня якого має оксидну плівку, що утворюється в результаті термічного оксидування шпинделя.

Оксидна плівка створена по всій поверхні шпинделя до нарізного ділянки. Це обумовлено тим, що нанесення різьблення проводиться після процесу оксидування, тому що це запобігає створення додаткової напруги в різьбовому з'єднанні. Виконання шпинделя з титанового сплаву, що має оксидну плівку, яка створена в результаті термічного оксидування поверхні шпинделя, зменшує корозію шпинделя, а також корпусу, кришки, обойми зі сталі внаслідок зменшення відбуваються електрохімічних процесів між ними і шпинделем.

Розглянемо протікають процеси корозії для пари: сталевий корпус і шпиндель з титанового сплаву з оксидированной поверхнею: а) при контактної електрохімічної корозії в умовах ближчих значень електродних потенціалів (сталь - титан оксидований) в порівнянні зі значеннями електродних потенціалів (сталь - сталь з азотированного поверхнею ), швидкість корозії надзвичайно мала (-електродний потенціал: стали 20Х13 в 5% p-pe NaCl відповідає -0,300 в, TiO2 в 5% p-pe NaCl відповідає -0,295 в); б) локальне електрохімічне роз'ятрювання (корозія) одноріднішого структорно-фазового складу як по поверхні, так і по глибині оксидованого титану (TiO2) менш імовірно в порівнянні з локальної електрохімічної корозією, що протікає в разі азотированного поверхні стали; в) високотемпературна газова корозія оксидованого титанового сплаву з огляду на досягнення максимально високого ступеня окислення на стадії оксидування і нижчого коефіцієнта дифузії кисню в титановий сплав, в порівнянні з залізом (Fe), практично виключена на температурних режимах експлуатації шпинделя.

Таким чином, виконання шпинделя в засувці з титанового сплаву з оксидированной поверхнею більш переважно в порівнянні зі шпинделем, виконаним зі сталі, навіть з азотированного поверхнею, з огляду на значно меншої кількості факторів ризику, що сприяють протіканню корозійних процесів.

Близько значення електродних потенціалів поверхонь сталевого корпусу, кришки і оксидованого титанового шпинделя, термодинамічна стійкість поверхні оксидованого титанового шпинделя до корозійно процесам зумовлює і більшу корозійну стійкість поверхні сталевого корпусу, кришки, обойми в парі сталь - оксидований титан, в порівнянні з парою сталь - азотований сталь (по прототипу).

Зменшення корозії на поверхні шпинделя сприяє збереженню внутрішньої поверхні ущільнення, постійно взаємодіє з поверхнею шпинделя, т. Е. Зберігається герметичність, в результаті чого підвищується надійність засувки, збільшується термін служби її, і, крім того, зумовлює можливість утворення корозії на поверхні кришки в місці контакту із зовнішньою поверхнею ущільнення.

Як показали дослідження, проведені в ДНВП "Мотор", корозійні процеси протікають слабкіше, якщо площа поверхні шпинделя з титанового сплаву з оксидированной поверхнею (катод) менше або дорівнює сумарній площі поверхонь корпусу, кришки, обойми (анод), що контактують з поверхнею шпинделя через робочу середу (пар або вода).

Завдяки виконанню шпинделя (для засувки) з титанового сплаву з оксидированной поверхнею, зменшується локальна електрохімічна корозія за рахунок більш однорідного структурно-фазового складу як по поверхні, так і по глибині оксидованого титанового сплаву, навіть при його пошкодженому шарі.

Крім того, високотемпературна газова корозія оксидованого титанового сплаву практично виключена при температурних режимах експлуатації даного шпинделя через досягнення максимально високого ступеня окислення на стадії оксидування і нижчого коефіцієнта дифузії кисню в титановий сплав порівняно з залізом.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 представлений загальний вид засувки, розріз; на фіг. 2 - шпиндель для засувки, розріз.

Засувка (фіг. 1) складається з корпусу 1 з кришкою 2, бугелі 3, шпинделя 4, виконаного з різьбленням у верхній його частині і сполученого з бугелем 3 різьбових з'єднань, що проходить крізь кришку 2 і входить в обойму 5, з'єднану з конусоподібної запірної тарілкою 6. Ущільнення 7 являє собою кільця асбографітовие АГ-50, що притискаються планкою 8 через грундбуксу 9. Запірна тарілка 6 з отворами 10 взаємодіє з сідлом 11.

Засувка працює наступним чином: шпиндель 4 при його обертанні робить рух вгору або вниз. При русі шпинделя 4 вгору піднімається тарілка 6 і відкриває отвір в корпусі 1. При відкритті засувки робоче середовище, наприклад вода, проходить крізь корпус 1, заповнюючи його порожнину. При русі шпинделя 4 вниз до упору тарілка 6 закриває отвір в сідлі 11 і вода припиняє рух через корпус 1.

Шпиндель для засувки (фіг. 2) виконаний у вигляді валу, що має на одному з його кінців різьбовій ділянку. Завдяки використанню в засувці шпинделя з титанового сплаву з оксидированной поверхнею значно зменшується корозія основних елементів засувки, внаслідок чого підвищується надійність і термін служби шпинделя і засувки.

1. Засувка для трубопроводів, що містить корпус з кришкою, бугель, пов'язаний з корпусом, шпиндель, виконаний з нарізним ділянкою в його верхній частині і встановлений з можливістю вертикального переміщення через бугель, планку притискну, грундбуксу, розміщену під планкою, і кришку з ущільненням і закріплений в нижній його частині в обоймі, пов'язаної з тарілкою, яка взаємодіє з сідлом, що відрізняється тим, що шпиндель виконаний з титанового сплаву, поверхня якого має оксидну плівку, що утворюється в результаті термічного ок ідірованія шпинделя, причому оксидна плівка створена на поверхні шпинделя до нарізного ділянки.

2. Засувка по п.1, що відрізняється тим, що відношення контактують між собою через робоче середовище площі поверхні шпинделя до сумарної площі поверхні корпусу кришки і обойми менше або дорівнює одиниці.

3. Шпиндель для засувки трубопроводу, виконаний у вигляді валу, що має на одному з його кінців різьбовій ділянку, що відрізняється тим, що вал шпинделя виконаний з титанового сплаву, поверхня якого має оксидну плівку, що утворюється в результаті термічного оксидування вала, причому оксидна плівка створена на поверхні вала до нарізного ділянки.

Схожі статті