كيف يتم تصنيع الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ: عملية تصنيع خطوة بخطوة

داخل عملية التصنيع للصمامات الفولاذ المقاوم للصدأ

من كيمياء الذوبان والتليين بالمحلول إلى تغليف المقعد واختبار أبي 598: القرارات التي تحدد ما إذا كان الصمام المقاوم للصدأ لا يزال محكم الغلق بعد خمس سنوات من الخدمة.

نادرًا ما يفشل الصمام المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بسبب اختيار نوع الصمام الخاطئ. فهو يفشل بسبب قرار تم اتخاذه قبل أربع خطوات: جيب مسامية للغاز لم يلتقطه التصوير الشعاعي مطلقًا، أو جسم يتم تبريده ببطء خلال نطاق التحسس، أو مقعد يتم ثنيه بمقدار مائتي ملليمتر من السطح الذي يجتاز اختبار المقعد ثم يبكي بعد مائتي دورة حرارية في الخط.

وبالتالي فإن الاستنتاج أولا. يتم تحديد عملية تصنيع الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في أربع نقاط: التحكم في المواد والذوبان، وطريق التشكيل (الصب أو الحدادة)، والمعالجة الحرارية وتحمل التصنيع، واختبار الضغط النهائي والمقعد. كل شيء آخر، من الطلاء إلى التعبئة، يلتف حول هؤلاء الأربعة.

ما يلي هو كيفية تشغيل العملية فعليًا في مصنع الصمامات، وما هي المعايير التي تحكم كل مرحلة، وما هي التفاصيل التي تستحق التحقق منها قبل الموافقة على المورد للمشروع.

العملية بالترتيب: خمس مراحل

1. تشكيل الجسم — الذوبان، ثم الصب أو تشكيل حدود الضغط، مع إمكانية تتبع الرقم الحراري من الخطوة الأولى.
2. المعالجة الحرارية — التلدين بالمحلول للدرجات الأوستنيتي، والتطبيع والتلطيف لأجسام الكربون والسبائك المطروقة.
3. بالقطع — المقاعد، القرص أو البوابة، الجذع ومفصل غطاء المحرك يتم تثبيتهما لرسم التفاوتات.
4. التجميع والختم - الجوانات، والتعبئة، وعزم الدوران، وتركيب المشغل.
5. الاختبار والتوثيق — اختبارات الهيكل والمقعد، واختبارات الانبعاثات عند تحديدها، وشهادة المواد التي تتوافق مع الصمام المادي.

المرحلة الثانية والمرحلة الثالثة هي حيث يتم بناء الجودة أو فقدانها بهدوء. يمكن لأي شخص شراء صب الصوت؛ يمكن لعدد أقل بكثير من النباتات تحويله إلى صمام يحمل مقعدًا معدنيًا خلال عقد من ركوب الدراجات.

المرحلة الأولى: ذوبان الجسم وتشكيله

يبدأ كل صمام مقاوم للصدأ بتسخين الفولاذ، وتضع كيمياء الذوبان سقفًا لما يمكن أن يفعله الصمام النهائي: الكروم للطبقة السلبية، والموليبدينوم لمقاومة الكلوريدات، والنيكل لاستقرار الأوستينيت، والكربون منخفض بما يكفي لمنع تشكل الكربيدات لاحقًا. بالنسبة للأجسام الأوستنيتيية المصبوبة، فإن المواصفات المرجعية هي ASTM A351، مع CF8M وCF3M منخفض الكربون كدرجات مشتركة.

طريق الصب: CF8M وCF3M

يظل صب الرمل هو العمود الفقري للأجسام التي يزيد ارتفاعها عن بوصتين تقريبًا. ما يهم المشتري ليس القالب بقدر ما يهم ما يحدث بعد ذلك: كيف يتم وضع الروافع بحيث يتم تغذية الانكماش بعيدًا عن حدود الضغط، وما إذا كان يتم فحص الأجزاء الحرجة عن طريق التصوير الشعاعي أو اختبار الموجات فوق الصوتية، وما إذا كان يتم توثيق أي إصلاح للحام وإعادة فحصه. المورد الذي يبلغ عن إصلاح اللحام بدون سجلات يخبرك بشيء عن السجلات الخاصة بكل شيء آخر. محتوى دلتا من الفريت يستحق السؤال عنه أيضًا، لأن الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المصبوب يتم الاحتفاظ به عادةً في نطاق متحكم فيه من أجل قابلية اللحام والمتانة.

طريق الحدادة: A182 F316 وA182 F304

يتم استخدام الحدادة للأجسام الصغيرة، وأغطية المحركات والسيقان عالية الضغط، حيث يبرر الهيكل المطاوع مع تدفق الحبوب المستمر التكلفة الإضافية. يغطي ASTM A182 الدرجات الأوستنيتي المزورة، ويعتمد القبول على الفحص بالموجات فوق الصوتية بالإضافة إلى الكيمياء التي تم التحقق منها بواسطة المطحنة بدلاً من الاستدلال من الفرن. من الناحية العملية، فإن مسألة المصبوب مقابل المصبوب هي مسألة الحجم وفئة الضغط ونتيجة الفشل. يتم تقديم صمام البوابة فئة 300 مقاس 4 بوصات في خدمة المياه بشكل جيد عن طريق صب الصوت؛ لا يعد الصمام فئة 2500 مقاس 2 بوصة الموجود على رأس الضغط العالي هو المكان المناسب للاقتصاد في التشكيل.

المرحلة الثانية: المعالجة الحرارية وتكييف التآكل

هذه هي المرحلة التي غالبًا ما يتم تخطيها في المحادثة والأكثر تكلفة أن نخطئ فيها. لا يتم تصلب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق المعالجة الحرارية - بل تأتي قوته من السبيكة نفسها، أو من العمل البارد، أو من طبقة خارجية صلبة. ما تفعله المعالجة الحرارية هو استعادة مقاومة التآكل.

يؤدي التلدين بالمحلول إلى وصول المادة إلى ما يقرب من 1040 إلى 1120 درجة مئوية ثم تبريدها بسرعة، في الماء أو عن طريق الهواء القسري، لذلك تذوب كربيدات الكروم وتبقى مذابة. يبرد ببطء خلال نطاق 425 إلى 815 درجة مئوية ويترسب الكروم عند حدود الحبوب، تاركًا المناطق المستنفدة للكروم التي تدعو إلى التآكل بين الحبيبات. التحقق الكلاسيكي هو اختبار ASTM A262 التدريبي E، والسجلات الموجودة خلفه - مخطط الفرن، ووقت النقع، وطريقة الإخماد - مهمة بقدر نتيجة النجاح.

إذا لم يتمكن المورد من تحديد درجة حرارة التلدين ووقت النقع وطريقة التبريد لرقم حرارة محدد، فلن يتمكن من ذكر أداء التآكل للصمام الذي تشتريه.

تتبع الأجسام المطروقة نظامًا مشابهًا بدورة مختلفة: التطبيع والتلطيف للكربون ودرجات السبائك المنخفضة، والتليين بالمحلول للدرجات الأوستنيتي. تعتبر درجات المارتنسيت مثل 410 و420 هي الاستثناء، حيث يتم تقويتها بالتبريد والتلطيف، ولهذا السبب تظهر في المكونات المزخرفة حيث تفوق مقاومة التآكل الحد الأقصى لمقاومة التآكل.

المرحلة الثالثة: تصنيع المقعد والقرص والساق

التصنيع هو حيث يصبح هدف التصميم هندسة، وحيث يكون للأعداد الصغيرة عواقب كبيرة. هناك بعض التفاوتات الجديرة بالتذكر عند مراجعة الرسم أو تقرير الفحص:

• الانتهاء من سطح المقعد. عادةً ما يتم تغليف المقاعد المعدنية بخشونة السطح في منطقة Ra من 0.4 إلى 0.8 ميكرومتر. تجري الوجوه الأكثر خشونة الاختبار الهيدروستاتيكي الأول ثم تتسرب بمجرد أن يحرك التمدد التفاضلي القرص.
• زاوية المقعد وعرض الاتصال. يؤدي المقعد المخروطي الذي يبعد جزءًا من الدرجة، أو شريط الاتصال الواسع جدًا، إلى زيادة عزم الدوران وتقصير عمر المقعد. يتم إجراء اللف في أزواج متطابقة بحيث يتآكل المقعد والقرص مع بعضهما البعض.
• الانتهاء من الجذعية وشكل الخيط. تحمل الخيوط الجذعية الملفوفة تدفقًا أفضل للحبوب وعمرًا أطول للتعب من الخيوط المقطوعة، كما تعمل ساق الجذع المصقولة على إطالة عمر التعبئة عن طريق تقليل التآكل على الحلقات.
• تصلب. يتم ترسيب التراكبات القائمة على الكوبالت، وتبريدها، وإعادة تشكيلها ثم فحصها باستخدام مادة صبغية مخترقة. التراكب الذي لم يتم فحصه بعد المعالجة هو كمية غير معروفة.

لا شيء من هذا يظهر في الكتيب. يظهر هذا في تقرير فحص المادة الأولى، ويشرح لماذا يمكن لصمامين غير قابلين للصدأ لهما أبعاد متطابقة وجهًا لوجه ومعدلات ضغط متطابقة أن يتصرفا بشكل مختلف تمامًا بعد ثلاث سنوات في نفس الخط.

المرحلة الرابعة: التجميع والختم والتحكم في عزم الدوران

الجمعية تبدو بسيطة وليست كذلك. تظل الأسطح المقاومة للصدأ سلبية فقط بينما تظل نظيفة؛ تصبح علامات الحديد والكلوريدات والفولاذ الكربوني الحرة مواقع بدء للتنقر. تستخدم المصانع المنضبطة أدوات مخصصة مقاومة للصدأ، ومذيبات خالية من الكلوريد، وأقلام تحديد العلامات، وتحافظ على تغطية حدود الضغط بين العمليات.

• حشوات لولبية مع حشو الجرافيت للخدمة في درجات الحرارة العالية، وحشيات قائمة على PTFE حيثما تسمح درجة الحرارة بذلك.
• حلقات تعبئة من الجرافيت مزودة بحلقة فانوس وغدة محملة بالحيوية، بحيث تظل التعبئة محملة أثناء استقرارها.
• يتم ربط البراغي بنمط نجمي إلى عزم دوران محدد، مع تحديد مادة التشحيم، لأن عزم الدوران بدون افتراض الاحتكاك يعني القليل جدًا.
• ساق مضاد للانفجار، ومقعد خلفي حيث يوفر التصميم واحدًا، ووسادة تثبيت للمشغل تتوافق مع المشغل بدلاً من التكيف معه.

المرحلة الخامسة: اختبار الضغط والمقعد والانبعاثات

الاختبار هو الفرصة الأخيرة للتعرف على ما فاتته المراحل السابقة، ويجب أن يستهدف أوضاع فشل محددة بدلاً من إجرائه كطقوس. تثبت اختبارات الصدفة حدود الضغط، واختبارات المقعد تثبت الإغلاق، واختبارات المقعد الخلفي تثبت احتواء الجذع الثانوي، وتغطي اختبارات الانبعاثات والحريق الظروف التي لا يمكن للمقعد إعادة إنتاجها مباشرة.

تستحق الصمامات ذات المقاعد المعدنية ملاحظة هنا. على عكس التصميمات ذات المقاعد الناعمة، فإنها لا تستطيع بشكل واقعي توفير مانع تسرب محكم صفر في كل حجم، وهذا هو السبب في أن المواصفات تنص على معدل قبول بدلاً من شرط شامل لعدم التسرب. إن كتابة عبارة "ممنوع التسرب" في مواصفات ذات قاعدة معدنية لا يؤدي إلى تحسين الصمام؛ إنه ببساطة ينقل الحجة إلى تقرير التفتيش.

للحامض أو البحرية النفط والغاز الخدمة، تتوقف هذه الاختبارات عن كونها إضافات اختيارية. لقد أصبحت حزمة التأهيل التي تقرر ما إذا كان سيتم قبول الصمام في الموقع على الإطلاق.

ما الذي يجب التحقق منه قبل الموافقة على خط الصمامات غير القابل للصدأ

معظم مخاطر الشراء في الصمامات غير القابلة للصدأ هي مخاطر التوثيق. قد يكون الصمام الموجود في الصندوق صحيحًا؛ المشكلة هي أنه لا يوجد شيء في الأوراق يسمح لك بإثبات ذلك بعد خمس سنوات، أثناء انقطاع التيار الكهربائي، عندما يتعين تفسير التسرب.

• شهادة اختبار المواد بموجب EN 10204 3.1، مع أرقام حرارية مطابقة للعلامات الموجودة على الجسم وغطاء المحرك والزخرفة.
• تحديد إيجابي للمواد على هيئات الخدمة الحيوية، أو على الأقل على عينة موثقة من الدفعة.
• سجلات المعالجة الحرارية مرتبطة برقم الحرارة، بما في ذلك مخطط الفرن بدلاً من بيان من سطر واحد.
• يتم إصدار تقارير اختبار الضغط والمقعد لكل صمام أو لكل مجموعة، مع وسيط الاختبار والضغط والمدة والنتيجة.
• إقرار التنظيف والتعبئة الخالي من الكلوريد، مع حماية نهائية ومجفف للتخزين الطويل.
• إجراء اللحام وتأهيل اللحام وفقًا لـ ASME IX حيث يتضمن ذلك إجراء إصلاحات صلبة أو إصلاح مصبوب معتمد.

إذا كنت تقوم باستبدال الصمامات الموجودة بدلاً من تحديد صمامات جديدة، فاتبع هذه الملاحظات اعتبارات ترقية صمام الفولاذ المقاوم للصدأ تغطية الجانب التحديثي من نفس السؤال.

عملية تصنيع الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ليست غريبة. إن الصهر والتشكيل والتليين والتصنيع والتجميع والاختبار كلها خطوات مفهومة جيدًا مع معايير منشورة وراءها. ما يفصل بين الموردين هو مدى إحكام التحكم في كل خطوة ومدى تسجيلها بشكل كامل.

يتوقف المشترون الذين يفهمون هذا التسلسل عن مقارنة الصمامات غير القابلة للصدأ بالسعر وحده، لأنهم يستطيعون رؤية الفرق الذي يتم شراؤه: الحرارة التي تم التحقق منها، والصب الذي تم فحصه، والصلب الذي تم رسمه، والمقعد الذي تم لفه في أزواج متطابقة، وتقرير الاختبار الذي لا يزال من الممكن إنتاجه عندما يكون الأمر مهمًا.