ШПИНДЕЛЬ ЗАПОРНОЙ И РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, конкретнее к арматуростроению, в частности к шпинделям запорной и регулирующей энергетической арматуры.
Запорная и регулирующая арматура электростанций и другого оборудования топливно-энергетического комплекса эксплуатируется в условиях воздействия широкого спектра повреждающих факторов: эрозии при каплеударном воздействии, кавитации, абразивной эрозии, коррозии, включая и коррозионное растрескивание под напряжением, высоких контактных давлений в узлах трения, которые вызывают утечки рабочей среды, преждевременную, частичную или полную потерю герметичности, заклинивание и отказы при регулировке, являющиеся причинами возникновения серьезных аварий.
Э
Анализ отказов энергоблоков N=300…800 МВт показывает, что причины большого количества вынужденных аварийных остановов электрооборудования, связанные с выходом из строя арматуры, можно разделить на следующие группы:
- пропуск среды через сальниковые уплотнения ≈ 40% остановов;
- разрушение запорных узлов (шпинделей, обойм, тарелок) ≈ 30%;
- остальное ≈ 30%.
В процессе эксплуатации электрических станций, детали запорной арматуры больше всего подвергаются опасности при остановке и пуске установок. При этом детали запорной арматуры, зачастую, используются для дросселирования, что приводит к резкому повышению износа регулирующих органов запорной арматуры. Очень опасным является вскипание потока рабочей среды и образование парожидкостной смеси, при этом объем рабочей среды резко возрастает. Это создает подпор и противодавление за арматурой, что приводит к развитию эрозионных процессов и тяжелым повреждениям арматуры, хотя первоначальные расчеты такой возможности не показывали.
В настоящее время в арматуростроении применяют достаточно широкий спектр упрочняющих технологий: плазменное напыление, химико-термическую обработку материалов, электролитические и химические покрытия, лазерную обработку, изостатическое прессование. Эти методы применяются в основном для запорных элементов и шпинделей.
Из уровня техники известен шпиндель запорной и регулирующей арматуры, содержащий нанесенное на него защитное покрытие, предлагаемый в качестве прототипа (RU, патент РФ №2115763, C23C 4.18, опубликовано 20.07.1998).
В указанном способе защитное покрытие наносилось методом плазменного напыления, которые характеризуется высокой пористостью (более 2%), для исключения которой производилась обработка покрытия пропитывающими составами. Недостатком данного способа является работоспособность покрытия при относительно низких температурах (до 350°C) ввиду ограничений рабочих температур пропитывающего состава, что определяет уровень свойств покрытия и ресурс работы шпинделя.
Задачей на которую направлена предлагаемая полезная модель заключается в увеличении срока службы шпинделя.
Техническим результатом, предлагаемой полезной модели, является повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности шпинделя, контактирующей с сальниковым уплотнением.
Шпиндель запорной и регулирующей энергетической арматуры, содержащий нанесенное на него защитное покрытие, причем покрытие нанесено газотермическим способом на поверхность шпинделя, контактирующую с сальниковым уплотнением, толщиной не менее 250 мкм, при этом нанесенное покрытие содержит аморфную фазу.
В результате нанесения на поверхность шпинделя, контактирующую с сальниковым уплотнением, газотермического покрытия, толщиной 250 мкм, содержащего аморфную фазу повышается износостойкость и коррозионностойкость шпинделя.
Пример:
На поверхность шпинделя, контактирующую с сальниковым уплотнением, наносилось газотермическое покрытие на основе металлокерамики толщиной 250…300 мкм, в котором металлическая матрица частично находилась в аморфном состоянии. Шпиндель показал более высокий ресурс работы в составе клиновой задвижки, работающей на тепловой электростанции на перегретый пар, по сравнению с наносимым газотермическим покрытием без аморфной фазы.