ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к области арматуростроения и может быть использована при изготовлении шаровых кранов для газовой, химической и других областей промышленности.
Обеспечение безопасной эксплуатации и безаварийной работы промышленных объектов является актуальной задачей. Особенно затруднительным становится качественное обслуживание и ремонт крановых узлов в сложных природно-климатических условиях, труднодоступных районах с неразвитой инфраструктурой. Одним из факторов возможных аварийных ситуаций является недостаточно надежное покрытие рабочих поверхностей шаровых затворов, особенно при работе в агрессивной среде или при резкой смене температуры окружающей среды.
Известен шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным каналами, размещенный в нем шаровой затвор с цилиндрическим осевым отверстием, который выполнен из сплава на алюминиевой основе с керамическим покрытием толщиной, например, 01-0,5 мм сферических уплотнительных поверхностей и поверхности цилиндрического осевого отверстия [RU 2104434 C1, F16K 5/06, опубл. 10.02.1998].
Недостатком известного устройства является недостаточно надежное покрытие шарового затвора, так как оно может растрескиваться при резкой смене окружающей среды, что обусловлено разными коэффициентами теплового расширения материалов.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шаровой кран, содержащий корпус с входным и выходным каналами и размещенные в нем шаровой затвор с проходным отверстием, посадочно-уплотнительные элементы, шток управления шаровым затвором и имеющий покрытие определенной толщины на рабочих поверхностях, при этом покрытие представляет собой слоистую структуру, причем наружный защитный слой - слой оксида алюминия, подслой - слой алюминия или слой анодируемого алюминиевого сплава [RU 2192574 C1, F16K 5/06, опубл. 10.11.2002].
Недостатком известного технического решения является то, что покрытие имеет несколько слоев. При воздействии на рабочую поверхность шарового затвора крупных абразивных частиц происходит отслаивание покрытия, из-за возникающей на месте трещин и царапин подпленочной коррозии.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение длительной стойкости рабочих поверхностей элементов шарового крана при эксплуатации, с учетом комплексного воздействия внешних и внутренних факторов.
Технический результат создания полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности шарового крана.
Технический результат достигается тем, что известный шаровой кран содержит корпус с входным и выходным каналами и размещенные в нем шаровой затвор с проходным отверстием, посадочно-уплотнительные элементы, шток управления шаровым затвором, причем шаровой затвор имеет покрытие на рабочих поверхностях определенной толщины, новым является то, что дополнительно посадочно-уплотнительные элементы имеют покрытие определенной толщины на рабочих поверхностях, при этом покрытие шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементов выполнено в виде напыленного слоя, который включает в себя частицы карбида вольфрама и материал связки на основе никеля, при их массовом соотношении 12:88 соответственно, причем материал связки на основе никеля, характеризующийся тем, что содержит Cr, Fe, Si, В, С, Ni при следующем соотношении компонентов, мас. %: Cr - 17, Fe - 4, Si - 4, В - 3,5, С -1,0, Ni - остальное.
На фигуре схематично представлен шаровой кран.
Шаровой кран содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и размещенные в нем шаровой затвор 4, посадочно-уплотнительные элементы 5, шток управления шаровым затвором 6. Шаровой затвор 4 и посадочно-уплотнительные элементы 5 имеют покрытие 7 на рабочих поверхностях.
Покрытие 7 выполнено в виде напыленного слоя, который включает в себя частицы карбида вольфрама и материал связки на основе никеля, при их массовом соотношении 12:88 соответственно, причем материал связки на основе никеля содержит Cr, Fe, Si, В, С, Ni при следующем соотношении компонентов, мас. %: Cr - 17, Fe - 4, Si - 4, В - 3,5, С - 1,0, Ni - остальное.
Покрытие 7 наносят на рабочие поверхности шарового затвора 4 и на рабочие поверхности посадочно-уплотнительных элементов 5 в пределах от 0,3 до 0,8 мм способом газопламенного и высокоскоростного газопламенного напыления с последующим сплавлением.
В таблице 1 представлены основные характеристики указанного покрытия по результатам лабораторных испытаний.
Нанесенное способом газопламенного и высокоскоростного газопламенного напыления покрытие с последующим сплавлением отличается очень высокой прочностью при растяжении за счет металлургического соединения с базовым материалом.
За счет процесса сплавления базовый материал шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементов подбирают таким образом, чтобы не происходило структурных изменений, для чего применяют, например, коррозионностойкие нержавеющие стали с аустенитной структурой или ферритную сталь с низким содержанием углерода.
Выбор определенной толщины покрытия рабочих поверхностей шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементов в пределах от 0,3 до 0,8 мм, необходимой для формирования защитного коррозионно- и износостойкого слоя, производят исходя из заданных условий эксплуатации шарового крана.
За счет применения указанного покрытия определенной толщины увеличивается ресурс эксплуатации шарового крана до 500000 циклов и повышение его стойкости к коррозии и износу. Диапазон рабочих температур при эксплуатации шарового крана от минус 60 до плюс 100°С.
Выполнение покрытия в виде напыленного слоя обеспечивает надежное сцепление с базовым материалом шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементов, а выполнение покрытия, которое включает в себя частицы карбида вольфрама и материал связки на основе никеля, при их массовом соотношении 12:88 соответственно, обеспечивает защиту от коррозии и износа, значительно замедляет процесс разрушения на рабочих поверхностях шарового затвора и посадочно-уплотнительных элементах.
Таким образом, заявляемая конструкция шарового крана за счет нанесения защитного покрытия на шаровой затвор и посадочно-уплотнительные элементы обеспечивает повышение эксплуатационной надежности шарового крана.