การรักษาพื้นผิวของวาล์ว

 ความสำคัญของการรักษาพื้นผิววาล์ว

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการควบคุมการไหลของของไหลในระบบท่อการรักษาพื้นผิวของวาล์วมีบทบาทสำคัญ การรักษาพื้นผิวที่ดีสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานต่อการเสียดสีของวาล์วช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปิดผนึกของวาล์วและยืดอายุการใช้งานของวาล์ว ในขณะเดียวกันก็สามารถปรับปรุงคุณภาพที่ปรากฏของวาล์วเพื่อตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมการทำงานและผู้ใช้ที่แตกต่างกัน

 วิธีการบำบัดพื้นผิววาล์วทั่วไป

1. ไฟฟ้า

คำจำกัดความและหลักการ: Electroplating เป็นวิธีการสะสมชั้นของโลหะหรือโลหะผสมบนพื้นผิวของวาล์วโดยใช้หลักการของอิเล็กโทรไลซิส ด้วยการใช้วาล์วเป็นแคโทดและวางไว้ในอิเล็กโทรไลต์ที่มีไอออนโลหะที่จะชุบหลังจากเปิดพลังงานไอออนของโลหะจะลดลงเป็นอะตอมโลหะโดยอิเล็กตรอนบนพื้นผิวของวาล์วและค่อยๆก่อให้เกิดการเคลือบแบบสม่ำเสมอและหนาแน่น
การชุบโครเมี่ยม: ชั้นชุบโครเมี่ยมมีความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอที่ดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติการตกแต่ง ชั้นชุบโครเมี่ยมสามารถสร้างฟิล์มป้องกันที่แข็งบนพื้นผิวของวาล์วป้องกันวาล์วจากการสึกหรอและการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งไปกว่านั้นวาล์วชุบโครเมี่ยมมีลักษณะที่สดใสและสวยงามและมักจะใช้ในบางโอกาสที่มีความต้องการสูงสำหรับการปรากฏตัวเช่นการสร้างน้ำประปาและระบบระบายน้ำอุปกรณ์ห้องน้ำระดับสูง ฯลฯ
การชุบโครเมี่ยมอย่างหนักเป็นตัวอย่างการไหลของกระบวนการนั้นรวมถึงการเสื่อมสภาพ→ดอง→การชุบก่อนการชุบ pre-copper →การชุบโครเมี่ยม→หลังการรักษาและแต่ละลิงก์มีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อคุณภาพของการชุบ ในสนามบินและอวกาศหลังจากวาล์วโลหะผสมไทเทเนียมถูกชุบด้วยโครเมี่ยมแข็งความแข็งของพื้นผิวจะเพิ่มขึ้นจาก HV300 เป็น HV1000 และความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้น 5 เท่าซึ่งแก้ปัญหาการสึกหรอของวาล์วในระบบเชื้อเพลิงการบินได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ตัวอย่างแอปพลิเคชัน: ในระบบท่อของอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มมักใช้วาล์วชุบนิกเกิลหรือชุบโครเมี่ยม นี่เป็นเพราะอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มมีความต้องการที่สูงมากสำหรับสุขอนามัย พื้นผิวของชั้นนิกเกิลชุบและชุบโครเมี่ยมนั้นราบรื่นไม่ง่ายต่อการสะสมและทำความสะอาดง่าย มันสามารถป้องกันไม่ให้พื้นผิววาล์วถูกสึกกรดด้วยสารที่เป็นกรดหรือส่วนประกอบอื่น ๆ ในอาหารและในขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมอาหารเพื่อความสะอาดและสวยงามของอุปกรณ์

2. การชุบเคมี
คำจำกัดความและหลักการ: การชุบเคมีเป็นวิธีการชุบที่ใช้สารลดเพื่อลดไอออนโลหะในสารละลายและฝากไว้บนพื้นผิวของวาล์วโดยไม่มีกระแสภายนอก มันขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงเพื่อลดไอออนของโลหะลงในองค์ประกอบโลหะภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของพื้นผิววาล์วเพื่อสร้างการเคลือบ
คุณสมบัติและข้อดี: การเคลือบของการชุบสารเคมีนั้นสม่ำเสมอและการเคลือบความหนาสม่ำเสมอสามารถรับได้ไม่ว่ารูปร่างของวาล์วจะซับซ้อนแค่ไหน ยิ่งไปกว่านั้นการชุบเคมีไม่จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟภายนอกการดำเนินการค่อนข้างง่ายและเหมาะสำหรับวาล์วของวัสดุต่าง ๆ
การรักษาด้วยฟิล์มเคมีแปลงสามารถสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิววาล์ว การรักษาแบบอะโนไดซ์ของวาล์วอลูมิเนียมสามารถบรรลุความหนาของฟิล์มสูงถึง25μmและความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น 10 ครั้ง ในระบบน้ำประปาและการระบายน้ำของอาคารวาล์วอลูมิเนียมที่ได้รับการรักษาด้วยอะโนไดซ์มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของคลอไรด์ไอออนอย่างมีนัยสำคัญ
แม้ว่าการรักษาด้วยโครเมตจะมีข้อ จำกัด เนื่องจากปัญหาสิ่งแวดล้อม แต่ในบางเขตการทหารฟิล์มพาสซีฟสีรุ้งที่สร้างขึ้นยังคงมีสถานที่ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม (การทดสอบสเปรย์เกลือเป็นกลางมากกว่าหรือเท่ากับ 500 ชั่วโมง)
นอกจากนี้การเคลือบที่เกิดจากการชุบเคมีมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและความต้านทานการสึกหรอ ชั้นโลหะผสมชุบสารเคมีบางชั้นยังมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นชั้นโลหะผสมนิกเกิล-ฟอสฟอรัสเคมีมีความแข็งสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและสามารถแทนที่โครเมี่ยมที่มีการชุบด้วยไฟฟ้าในบางกรณี
ตัวอย่างแอปพลิเคชัน: ในบางส่วนท่อความดันสูงที่มีสื่อการกัดกร่อนในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีวาล์วบางตัวได้รับการรักษาด้วยโลหะผสมนิกเกิล-ฟอสฟอรัส วิธีการรักษานี้สามารถเปิดใช้งานวาล์วเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ดีในสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงป้องกันไม่ให้พื้นผิววาล์วถูกสึกกร่อนและกัดเซาะยืดอายุการใช้งานของวาล์วและลดอุบัติเหตุการผลิตและค่าบำรุงรักษาที่เกิดจากความเสียหายของวาล์ว

3. การพ่นด้วยความร้อน
คำจำกัดความและหลักการ: การฉีดพ่นด้วยความร้อนคือการให้ความร้อนกับโลหะหรือผงที่ไม่ใช่โลหะไปยังสถานะหลอมเหลวหรือกึ่งโมเลกุลผ่านแหล่งความร้อนจากนั้นพ่นลงบนพื้นผิววาล์วด้วยความช่วยเหลือของการไหลเวียนของอากาศความเร็วสูงเพื่อสร้างการเคลือบด้วยคุณสมบัติเฉพาะ แหล่งความร้อนทั่วไป ได้แก่ เปลวไฟอาร์คไฟฟ้าส่วนโค้งพลาสมา ฯลฯ
การฉีดพ่นด้วยความร้อนจะละลายวัสดุเคลือบและพ่นลงบนพื้นผิววาล์วผ่านแหล่งความร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างชั้นพันธะโลหะ ความพรุนของการเคลือบเซรามิกเซอร์โคเนียมออกไซด์ที่เตรียมโดยการพ่นพลาสม่าสามารถควบคุมได้ต่ำกว่า 3% ในท่อส่งก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูงของการผลิตพลังงานของเสียวาล์วที่ใช้การเคลือบนี้มีการลดอุณหภูมิพื้นผิว 50 องศาและการยืดอายุการกัดเซาะชีวิต 4 ครั้ง
การเคลือบทังสเตนคาร์ไบด์ที่จัดทำโดยเทคโนโลยี Supersonic Flame Spraying (HVOF) มีความแข็งสูงถึง HV1300 มันถูกใช้กับวาล์วคันเร่งแรงดันสูงสำหรับการสกัดก๊าซจากชั้นหินและอายุการใช้งานของมันเพิ่มขึ้นจาก 3 เดือนเป็น 18 เดือน
วัสดุเคลือบและคุณสมบัติ
การเคลือบโลหะ:เช่นการฉีดพ่นสังกะสีอลูมิเนียมและสารเคลือบโลหะอื่น ๆ มีความต้านทานการกัดกร่อนและการนำไฟฟ้าที่ดี การเคลือบสังกะสีสามารถสร้างฟิล์มป้องกันสังกะสีออกไซด์หนาแน่นในสภาพแวดล้อมในบรรยากาศซึ่งมีบทบาทในการป้องกันแคโทดสำหรับสารตั้งต้นวาล์ว การเคลือบอลูมิเนียมมีความต้านทานอุณหภูมิสูงและความต้านทานออกซิเดชันสูงและสามารถป้องกันวาล์วในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การเคลือบเซรามิก:วัสดุเซรามิกมีข้อดีของความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอที่ดีความต้านทานอุณหภูมิสูงและความเสถียรทางเคมีที่แข็งแกร่ง การพ่นการเคลือบเซรามิกสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานอุณหภูมิสูงของวาล์ว ตัวอย่างเช่นในท่อส่งผงบางชนิดวาล์วจะถูกกัดเซาะและสวมใส่ได้ง่ายโดยวัสดุอนุภาค วาล์วพ่นด้วยการเคลือบเซรามิกสามารถต้านทานการสึกหรอได้อย่างมีประสิทธิภาพและตรวจสอบให้แน่ใจว่าการปิดผนึกและอายุการใช้งานของวาล์ว
ตัวอย่างแอปพลิเคชัน:ในระบบท่อหม้อไอน้ำของอุตสาหกรรมพลังงานเนื่องจากวาล์วจำเป็นต้องทนต่ออุณหภูมิสูงแรงดันสูงและการกัดเซาะขนาดกลางที่มีเถ้าลอยและอนุภาคอื่น ๆ วาล์วที่มีการเคลือบเซรามิกสเปรย์ความร้อนหรือการเคลือบคอมโพสิตเซรามิกโลหะมักจะใช้
การเคลือบเหล่านี้สามารถรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงที่อุณหภูมิสูงป้องกันการสึกหรอและการกัดกร่อนบนพื้นผิววาล์วปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพการทำงานของวาล์วลดความถี่ของการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนและลดต้นทุนการผลิตพลังงาน

4. การเคลือบ
คำจำกัดความและหลักการ:การเคลือบเป็นวิธีการใช้สีบนพื้นผิวของวาล์วเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันผ่านการอบแห้งการบ่มและกระบวนการอื่น ๆ สารขึ้นรูปฟิล์มในการเคลือบจะสร้างฟิล์มต่อเนื่องบนพื้นผิวของวาล์วซึ่งมีบทบาทของการแยกการป้องกันและการตกแต่ง
ประเภทและลักษณะการเคลือบ
การเคลือบป้องกันการกัดกร่อน:การเคลือบป้องกันการกัดกร่อนด้วยอีพอกซีเรซินโพลียูรีเทนและสารก่อตัวฟิล์มหลักอื่น ๆ มีความต้านทานการกัดกร่อนการยึดเกาะและคุณสมบัติเชิงกลที่ดี พวกเขาสามารถสร้างฟิล์มป้องกันที่ยากบนพื้นผิวของวาล์วต้านทานการกัดเซาะของสื่อการกัดกร่อนเช่นกรดอัลคาลิสและเกลือ ตัวอย่างเช่นในระบบท่อของโรงบำบัดน้ำเสียบางแห่งวาล์วมักจะถูกเคลือบด้วยสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนของอีพอกซีเรซินเพื่อป้องกันสารที่เป็นอันตรายในน้ำเสียจากการกัดกร่อนวาล์ว
การเคลือบที่ทนต่ออุณหภูมิสูง:การเคลือบประเภทนี้ใช้วัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูงเช่นซิลิโคนเป็นสารก่อตัวของฟิล์มซึ่งสามารถรักษาประสิทธิภาพที่มั่นคงภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการเสียรูปของพื้นผิววาล์ว ในระบบท่อของเตาเผาอุณหภูมิสูงวาล์วเคลือบด้วยการเคลือบที่ทนอุณหภูมิสูงสามารถทำงานได้ตามปกติภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงในระยะยาวยืดอายุการใช้งานของวาล์ว
ตัวอย่างแอปพลิเคชัน:ในการสร้างระบบ HVAC วาล์วมักจะเคลือบด้วยการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่มีสีต่าง ๆ ในอีกด้านหนึ่งการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนสามารถป้องกันวาล์วจากการกัดกร่อนด้วยสารเช่นไอน้ำและออกซิเจนในอากาศ
ในทางกลับกันสีที่แตกต่างกันของสีสามารถใช้เพื่อแยกความแตกต่างของท่อและวาล์วด้วยฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันซึ่งสะดวกสำหรับการติดตั้งการบำรุงรักษาและการจัดการ ในเวลาเดียวกันการเคลือบบางอย่างที่มีฟังก์ชั่นพิเศษเช่นการเคลือบสารทนไฟสามารถปรับปรุงความปลอดภัยของวาล์วในสถานการณ์ฉุกเฉินเช่นไฟ

5. การรักษาด้วยไนไตรด์
คำจำกัดความและหลักการ:การรักษาด้วยไนไตรด์เป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่แทรกซึมเข้าไปในไนโตรเจนอะตอมลงในพื้นผิวของวาล์วเพื่อสร้างชั้นไนไตรด์ที่มีความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอที่ดีและความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง ภายใต้อุณหภูมิและสภาวะกลางอะตอมไนโตรเจนจะสร้างไนไตรด์ด้วยองค์ประกอบโลหะในวัสดุวาล์วดังนั้นจึงเปลี่ยนโครงสร้างและประสิทธิภาพของพื้นผิววาล์ว
การปรับปรุงประสิทธิภาพหลังการรักษา:หลังจากการรักษาด้วยไนไตรด์ความแข็งของพื้นผิววาล์วจะดีขึ้นอย่างมากโดยทั่วไปถึง HV900-1200 ซึ่งสูงกว่าความแข็งของเหล็กธรรมดา สิ่งนี้ทำให้วาล์วมีความต้านทานการสึกหรอที่ดีและความต้านทานต่อการเสียดสีและสามารถทนต่อความดันที่สูงขึ้นและสภาพการทำงานที่รุนแรงขึ้น ในเวลาเดียวกันเลเยอร์ไนไตรด์ก็มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีซึ่งสามารถป้องกันวาล์วจากความล้มเหลวในการกัดกร่อนในสื่อการกัดกร่อนบางชนิด
ตัวอย่างแอปพลิเคชัน:ในระบบไฮดรอลิกในเขตการบินและอวกาศวาล์วจำเป็นต้องรักษาประสิทธิภาพที่ดีภายใต้สภาวะการทำงานที่มีความดันสูงและความถี่สูง
วาล์วไนเตรทสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูงของพวกเขาสามารถมั่นใจได้ว่าวาล์วไม่ง่ายต่อการสวมใส่ในระหว่างการเปิดและปิดบ่อยครั้ง ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีสามารถปรับให้เข้ากับผลกระทบระยะยาวของสื่อเช่นน้ำมันไฮดรอลิกตรวจสอบความน่าเชื่อถือและความเสถียรของวาล์วและให้แน่ใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์การบินและอวกาศ

 การรักษาพื้นผิววาล์วในสภาพแวดล้อมพิเศษ

สภาพแวดล้อมทางทะเล
ความท้าทายการกัดกร่อนต้องเผชิญ:สภาพแวดล้อมทางทะเลมีเกลือน้ำและจุลินทรีย์ต่าง ๆ จำนวนมากซึ่งมีการกัดกร่อนอย่างมากต่อวาล์ว คลอไรด์ไอออนสามารถทำลายฟิล์ม passivation บนพื้นผิวของวาล์วได้อย่างง่ายดายทำให้เกิดปรากฏการณ์การกัดกร่อนในท้องถิ่นเช่นการกัดกร่อนหลุมและการกัดกร่อน ในขณะเดียวกันผลการกัดเซาะของน้ำทะเลก็จะเร่งการสึกหรอและการกัดกร่อนของพื้นผิววาล์ว
วิธีการรักษาพื้นผิวที่ใช้งานได้: เพื่อที่จะรับมือกับการกัดกร่อนของสภาพแวดล้อมทางทะเลวาล์วมักจะใช้วิธีการรักษาพื้นผิวที่หลากหลาย
อย่างแรกวาล์วจะถูกพ่นด้วยความร้อนด้วยสังกะสีหรือการเคลือบอลูมิเนียมและการป้องกันขั้วบวกของสังกะสีและอลูมิเนียมถูกใช้เพื่อให้การป้องกัน cathodic สำหรับสารตั้งต้นวาล์ว
จากนั้นชั้นของการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนโพลียูรีเทนจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของการเคลือบสเปรย์ความร้อนเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน
นอกจากนี้สำหรับวาล์วในบางส่วนที่สำคัญสามารถใช้โลหะผสมนิกเกิล-ฟอสฟอรัสและสารเคลือบอื่น ๆ ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นสามารถใช้และการรักษาแบบปิดผนึกสามารถดำเนินการเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำทะเลเจาะเข้าไปในรูขุมขนของการเคลือบและปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันของวาล์ว
กรณีแอปพลิเคชัน:ในระบบท่อของแพลตฟอร์มการขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งวาล์วจะต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมทางทะเลเป็นเวลานาน วาล์วที่มีการเคลือบด้วยความร้อนพ่นซิงค์อะลูมิเนียมรวมกับการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนสามารถต้านทานการกัดกร่อนและการกัดเซาะของน้ำทะเลได้อย่างมีประสิทธิภาพการทำงานของวาล์วที่มั่นคงในระยะยาวในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรงและลดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยและการสูญเสียทางเศรษฐกิจที่เกิดจากการกัดกร่อนของวาล์ว
อุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมความดันสูง
การเลือกวัสดุและข้อกำหนดการรักษาพื้นผิว:ในอุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมความดันสูงวาล์วจะต้องไม่เพียง แต่ทนต่อแรงกดดันขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและความเหนื่อยล้าจากความร้อน ดังนั้นวัสดุวาล์วมักจะทำจากเหล็กกล้าที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและเหล็กกล้าอัลลอยที่มีความแข็งแรงสูงเช่นเหล็กโลหะผสมโครเมียม-โมลิเบนเนียม
สำหรับการรักษาพื้นผิวของวาล์วดังกล่าวนอกเหนือจากการใช้สารเคลือบที่ทนต่ออุณหภูมิสูงสำหรับการเคลือบการรักษาไนเตรทหรือการรักษาด้วยโบรอนเพื่อปรับปรุงความแข็งความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานอุณหภูมิสูงของพื้นผิววาล์ว
การรักษาด้วยไนไตรด์สามารถสร้างชั้นไนไตรด์ที่มีความแข็งสูงและเสถียรภาพที่ดีบนพื้นผิววาล์วช่วยปรับปรุงความต้านทานของวาล์วต่อความเมื่อยล้าจากความร้อนและการเกิดออกซิเดชันอุณหภูมิสูง การรักษาด้วย Boriding สามารถสร้างชั้น Boride ที่มีความแข็งสูงขึ้นบนพื้นผิววาล์วปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของวาล์วอย่างมีนัยสำคัญและความต้านทานการกัดกร่อนอุณหภูมิสูง
กรณีแอปพลิเคชัน:ในอุปกรณ์อุณหภูมิสูงและแรงดันสูงเช่นเครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรเจนในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีวาล์วจำเป็นต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส วาล์วเหล็กโลหะผสม Chromium-Molybdenum ที่ได้รับการรักษาด้วยไนเตรทหรือบอร์ดิ้งสามารถรักษาประสิทธิภาพที่ดีภายใต้สภาวะที่รุนแรงเช่นนี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการปิดผนึกและความน่าเชื่อถือของวาล์วและให้การป้องกันการทำงานที่ปลอดภัยและมั่นคงของกระบวนการผลิตปิโตรเคมี