لماذا تعتبر مكونات صمامات الصب الاختيار الأمثل لأنظمة الضغط العالي؟

تقنيات الصب المتقدمة لهندسة الصمامات الحرجة

يظل الصب هو أسلوب التصنيع المفضل لمكونات الصمامات نظرًا لقدرته على إنشاء تجاويف داخلية معقدة ومسارات تدفق محددة يكاد يكون من المستحيل تحقيقها من خلال التشغيل الآلي وحده. بالنسبة لتطبيقات الضغط العالي، تحدد سلامة الصب قدرة الصمام على مقاومة التشوه والتعب. تستخدم المسابك الحديثة الصب الاستثماري للمكونات الأصغر حجمًا وعالية الدقة مثل الزخارف والمقاعد، بينما يتم استخدام الصب الرملي للأجسام وأغطية المحركات كبيرة الحجم. يؤثر اختيار تقنية الصب بشكل مباشر على البنية الحبيبية للمعدن، والتي بدورها تحدد الخواص الميكانيكية للمكون تحت الضغط الحراري.

يؤدي تحقيق "شكل شبه شبكي" من خلال الصب إلى تقليل الحاجة إلى عمليات تصنيع ثانوية واسعة النطاق، مما يحافظ على السلامة الهيكلية للمادة. من خلال استخدام قوالب الرمل المطبوعة ثلاثية الأبعاد أو الأصداف الخزفية، يمكن للمصنعين الآن تحقيق تفاوتات أكثر إحكامًا في "المناطق الحرجة" للصمام، مثل صندوق الحشو ووجوه الحافة. تضمن هذه الدقة أن يحافظ التجميع النهائي على إحكام الإغلاق، حتى عند تعرضه لبيئات التآكل النموذجية لمصانع معالجة النفط والغاز والمواد الكيميائية.

اختيار المواد والخصائص المعدنية

أداء أ مكونات صمام الصب يعتمد بشكل كبير على السبائك المختارة. تتطلب البيئات المختلفة مقاطع معدنية محددة لمنع الفشل المبكر. فيما يلي مقارنة بين المواد الشائعة المستخدمة في صب الصمامات:

مراقبة الجودة وبروتوكولات NDT للمسبوكات

طرق الاختبار غير المدمرة (NDT).

نظرًا لأن الصب هو عملية تصلب، فقد تحدث عيوب داخلية مثل الانكماش أو المسامية أو الشوائب. تعد بروتوكولات NDT الصارمة ضرورية لضمان قدرة جسم الصمام على تحمل الضغوط المقدرة دون حدوث تسرب. غالبًا ما يتم فرض هذه الاختبارات وفقًا للمعايير الدولية مثل ASME B16.34.

• الاختبار الشعاعي (RT): يستخدم الأشعة السينية للكشف عن الفراغات الداخلية أو الشقوق داخل الجدار المصبوب.
• فحص الجسيمات المغناطيسية (MPI): يحدد الانقطاعات السطحية والقريبة من السطح في المواد المغناطيسية الحديدية.
• اختبار الموجات فوق الصوتية (UT): تقوم الموجات الصوتية عالية التردد بقياس سمك الجدار والكشف عن العيوب العميقة.
• فحص اختراق الصبغة (DPI): طريقة منخفضة التكلفة للكشف عن الشقوق السطحية أو المسامية غير المرئية بالعين المجردة.

تحسين تصميم البوابة والناهض

يبدأ نجاح مكون الصمام المصبوب بتصميم القالب. يجب تصميم نظام البوابات - شبكة القنوات التي توصل المعدن المنصهر إلى تجويف القالب - لتقليل الاضطراب إلى الحد الأدنى. يمكن أن يؤدي التدفق المضطرب إلى إدخال الهواء والشوائب، مما يؤدي إلى حدوث "ثقوب غازية" في جسم الصمام النهائي. ويستخدم المهندسون برامج محاكاة التصلب للتنبؤ بكيفية تبريد المعدن، مما يضمن تغذية الأجزاء الثقيلة من الصمام، مثل الحواف، بما يكفي من المواد المنصهرة لمنع الانكماش.

تعمل الناهضات كخزانات من المعدن المنصهر الذي "يغذي" الصب أثناء انكماشه أثناء التبريد. في تصنيع الصمامات، يعد وضع الروافع بشكل استراتيجي فوق الأجزاء الأكثر سمكًا أمرًا بالغ الأهمية. إذا كان تصميم الناهض معيبًا، فقد يجتاز الصمام فحصًا بصريًا ولكنه يفشل في اختبار الضغط الهيدروستاتيكي بسبب المسارات الداخلية المجهرية. تضمن الإدارة الحرارية المناسبة أثناء مرحلة التبريد بنية حبيبية موحدة، وهو أمر حيوي لقابلية اللحام وإمكانية إصلاح الصمام في الميدان على المدى الطويل.

المعالجة الحرارية بعد الصب

تخفيف التوتر والحل التلدين

بمجرد إزالة المكون من القالب، غالبًا ما يخضع للمعالجة الحرارية لتحسين خصائصه. بالنسبة لسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم استخدام التلدين بالمحلول لإذابة الكربيدات مرة أخرى في المصفوفة المعدنية، مما يزيد من مقاومة التآكل. بالنسبة للفولاذ الكربوني، يتم استخدام التطبيع أو التقسية لتحقيق التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة. هذه الخطوة غير قابلة للتفاوض بالنسبة للصمامات المخصصة لدرجات حرارة أقل من الصفر (الخدمة المبردة) أو تطبيقات البخار ذات الدورة العالية حيث تشكل الصدمة الحرارية تهديدًا مستمرًا.