ШАРОВОЙ ЗАТВОР ШАРОВОГО КРАНА

Полезная модель относится к шаровым затворам шаровых кранов, используемых в газовой, нефтяной, химической и других областях промышленности.
Известен шаровой затвор шарового крана, имеющий покрытие на сферической уплотнительной поверхности в виде слоистой структуры, у которой наружный защитный слой - слой оксида алюминия, а подслой - слой алюминия или алюминиевого сплава (Патент РФ №2192574, F 16 K 5/06, 2002 г.).
Недостатком такого покрытия является то, что при воздействии на рабочую поверхность шарового затвора крупных абразивных частиц происходит отслаивание покрытия, из-за возникающей на месте трещин и царапин подпленочной коррозии. Кроме того, отслоение покрытия возможно из-за ударных нагрузок на рабочую поверхность шарового затвора.
Известен шаровой затвор шарового крана, имеющий покрытие на сферической уплотнительной поверхности в виде напыленного слоя на основе легированной стали (Патент РФ №46065, F 16 K 5/06, 2005 г.).
При работе шарового затвора в особо агрессивной среде при попадании в зону уплотнения частиц высокой твердости, таких как гранитная крошка, кварцевый песок и т.д., данное покрытие подвержено абразивному износу. Поскольку покрытие обладает меньшей твердостью по сравнению с абразивными частицами, контакт с последними вызывает задиры покрытия, места образования которых подвержены коррозии. Кроме того, при работе крана в условиях высоких температурах (400-600°) происходит окисление покрытия, и оно перестает работать.
Задачей заявленного решения является создание покрытия, обладающего высокой твердостью, коррозионной стойкостью и высокой адгезии к материалу, из которого выполнен затвор, обеспечивающего
надежную работу шарового крана в условиях высоких температур и особо агрессивных сред.
3
2
Технический результат достигается тем, что в шаровом затворе шарового крана, имеющем сферическую поверхность, выполненную с покрытием, покрытие включает в себя частицы карбида хрома (CrC) на связке из сплава NiCr, при этом содержание материала связки в покрытии лежит в пределах от 15 до 35 вес.%.
3
2
Выполнение покрытия в виде частиц карбида хрома (СrС) на связке из сплава NiCr, обеспечивает создание коррозионно-стойкого слоя повышенной твердости, обеспечивающего стойкость к абразивному истиранию в условиях особо агрессивных сред и высоких температур до 1100°. Повышенную твердость покрытию обеспечивает упрочняющая карбидная фаза, а жаростойкость и коррозионную стойкость - материал связки.
Для работы в особо агрессивных средах, когда на поверхность затвора действуют абразивные частицы высокой твердости, для того, чтобы противостоять быстрому истиранию покрытия его твердость должна составлять не менее 60HRC. Вместе с тем, при содержании материала связки в покрытии свыше 35 вес% твердость покрытия начинает резко падать и составляет менее 60 HRC (при содержании связки в количестве 35 вес% - твердость составляет 62 HRC). Смысл использования в покрытии карбидной упрочняющей фазы теряется.
При уменьшении содержания материала связки ниже 15 вес% (при 15 вес% твердость - 75 HRC) наряду с увеличивающейся твердостью покрытие становится более хрупким, что в условиях нагружения поверхности шарового затвора может привести к его разрушению.
Покрытие наносится на поверхность высокоскоростным газопламенным или плазменным напылением, обеспечивающим высокие адгезионные характеристики и плотность покрытия.
Шаровой затвор шарового крана имеет на своей сферической уплотнительной поверхности покрытие, в виде слоя твердого износостойкого материала, представляющее собой нанесенный на поверхность методом высокоскоростного газопламенного или плазменного напыления порошок, каждая из частиц которого включает в себя частицы карбида хрома, диспергированные в материале связки - сплаве никель-хром.
Шаровой затвор в составе шарового крана может длительное время работать в условиях особо агрессивной среды и высоких температур, поскольку защитный слой, нанесенный на сферическую уплотнительную поверхность, обладая требуемым уровнем прочностных, коррозионных и жаростойких свойств, препятствует разрушению этой поверхности.
Полезная модель позволяет повысить гарантированный ресурс эксплуатации шаровых кранов.