كيف يمكن إطالة عمر خدمة صمامات الضغط العالي؟

الأسباب الرئيسية لفشل صمامات الضغط العالي للغاية هي التجويف والتآكل؛ ومع ذلك، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على التجويف والتآكل، وأهمها الخصائص الميكانيكية للمواد وديناميكيات السوائل والتأثيرات البيئية. هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لتحسين مقاومة الصمام للتجويف والتآكل.

أنا. اختيار المواد

لتحسين مقاومة التآكل لصمامات الضغط العالي للغاية، يتم عادةً اختيار المواد المقاومة للتآكل:

1. مواد ذات صلابة عالية
2. مواد ذات طبقة واقية مقاومة للتآكل الحمضي
3. مواد ذات نقطة خضوع عالية وثبات جيد
4. مواد ذات قوة تعب عالية
لتحسين الخصائص المختلفة للمواد، يتم استخدام طريقتين: صناعة السبائك والمعالجة الحرارية المناسبة. تتضمن عملية السبائك تغيير التركيب الكيميائي للصلب لتطوير مواد جديدة ذات خصائص محددة. من ناحية أخرى، لا تؤدي المعالجة الحرارية إلى تغيير التركيب الكيميائي للصلب؛ بل تتضمن بدلاً من ذلك إخضاع الفولاذ لعمليات تسخين واحتجاز وتبريد مختلفة أثناء وجوده في الحالة الصلبة لتعديل بنيته الدقيقة وتعزيز خصائصه.

الثاني. المعالجة الحرارية وتصلب السطح 1. المعالجة الحرارية الفراغية

تمنع هذه العملية الأكسدة وإزالة الكربون وأشكال التآكل الأخرى أثناء التسخين، كما أنها تعمل على تنظيف السطح عن طريق إزالة الزيت والشحوم. في الفراغ، يمكن طرد الغازات مثل الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين التي تمتصها المادة أثناء الصهر، وبالتالي تحسين جودة المادة وأدائها. على سبيل المثال، يؤدي إخضاع صمام إبرة عالي الضغط مصنوع من W18Cr4V للمعالجة الحرارية الفراغية إلى زيادة صلابة الصمام ضد الصدمات بشكل فعال، مع تحسين خصائصه الميكانيكية وعمر الخدمة في نفس الوقت.
2. معالجات تصلب الأسطح
وتشمل هذه العمليات التصليد السطحي (التصليد باللهب، والتصليد بالحث متوسط وعالي التردد، والتصليد بالتسخين الكهربائي التلامسي، والتصليد الإلكتروليتي، والتصليد بالليزر وشعاع الإلكترون، وما إلى ذلك)، والكربنة، والنتردة، والسيانيد، والبورون، وانتشار المعادن (طريقة TD)، والتصليد بالليزر، والترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)، والترسيب الكيميائي للبخار البلازمي (PCVD)، والرش البلازمي، وما إلى ذلك.

ثالثا. اعتماد مواد هندسية جديدة
عند اختيار المواد لمكونات التدفق لصمامات الضغط العالي للغاية، يجب الأخذ في الاعتبار حقيقة أن سرعة التدفق (أقصى ضغط تشغيل) تختلف، كما يختلف فقدان الوزن. 
عند الضغوط الأعلى (أعلى من 400 ميجا باسكال)، يجب اختيار المواد ذات الصلابة العالية والصلابة الحمراء الجيدة، مثل فولاذ الأدوات أو الكربيد الأسمنتي.
عند الضغوط المنخفضة (100–400 ميجا باسكال)، يلزم أن تمتلك المواد مرونة وصلابة جيدة، بالإضافة إلى صلابة عالية. على سبيل المثال، تستخدم صمامات الإبرة ذات الضغط العالي للغاية من شركة HIP الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316 لضغوط تشغيل تبلغ 690 ميجا باسكال، والفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي المتصلب بالترسيب 17-4PH لضغوط تشغيل تبلغ 1034 ميجا باسكال. على المستوى الدولي، تتكون المواد المستخدمة في المكونات المعرضة للتجويف —مثل أقراص الصمامات والمقاعد— بشكل أساسي من الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي وفولاذ الأدوات، في حين تتكون أجسام مقاعد الصمامات عادةً من الفولاذ الكروم والألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ.
ومع التطور الناجح لتكنولوجيا السيراميك الصناعي، ظهرت أيضًا الصمامات الخزفية. تظهر المواد الخزفية مقاومة عالية للتآكل عند زوايا التأثير المنخفضة؛ ومع ذلك، مع انخفاض مخروط إبرة الصمام، تنخفض أيضًا قوتها النهائية، وتقل قوة رد الفعل بين إبرة الصمام والمقعد، مما يؤثر على موثوقية الختم. لذلك، عند اختيار المواد الخزفية لإبر الصمامات، يجب مراعاة ليس فقط حجم المخروط ولكن أيضًا قوة المادة.