Запорная арматура: виды износа и минимизация

Введение в запорную арматуру

Запорная арматура предназначена для перекрытия потока рабочей среды и может устанавливаться на любые трубопроводы, независимо от их назначения и типа.

В зависимости от метода установки, запорная арматура делится на резьбовую, фланцевую и приварную.

Резьбовая арматура чаще используется в бытовых трубопроводах, тогда как фланцевая – в промышленных. Приварные устройства на сегодняшний день практически не применяются.

В процессе эксплуатации детали арматуры изнашиваются, что приводит к изменению их размеров и формы. Предельный износ может привести к неисправности устройства, и тогда потребуется его ремонт.

Ремонт может понадобиться и в случае внезапного отказа из-за заедания подвижных частей, заклинивания затвора, неисправности деталей привода и т. д.

Виды износа запорной арматуры и пути его минимизации

Детали арматуры могут подвергаться различным видам изнашивания:

• Механическому
• Эрозионному
• Тепловому
• Химическому и др.

Механический износ возникает в результате трения деталей, например, уплотнительных колец задвижек и шпинделя в резьбовом соединении. Степень изменения зависит от числа срабатываний, прочности и твердости металла, а также износостойкости трущихся поверхностей. Важную роль играют также окислительные процессы, абразивные частицы и схватывания металла.

Для снижения механического износа можно повысить твердость материала, применяя, например, поверхностную закалку токами высокой частоты или цементацию.

Также для защиты от повреждений резьбовые элементы арматуры можно покрывать гальваническими слоями или специальными антифрикционными материалами.

Антифрикционные покрытия становятся все более популярными из-за своей устойчивости к износу и способности сохранять эффективность после многократных манипуляций с арматурой.

В России антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) под брендом MODENGY защищают металл от коррозии и износа, stabilизируя коэффициент закручивания. Примеры таких покрытий включают MODENGY 1010, MODENGY 1011 и MODENGY 1014 (последнее покрытие содержит дисульфид молибдена).

Эти покрытия прошли испытания на химическую стойкость, что позволяет их использовать в агрессивных средах.

Эрозионному изнашиванию подвержены детали, которые дросселируют жидкость, такие как плунжеры и седла клапанов.

Существуют различные виды эрозии, такие как щелевая, ударная и кавитационная. Щелевая эрозия возникает из-за размывания деталей под напором влаги, ударная – из-за ударов капель воды, а при кавитации образуются пустоты, которые разрушают металлические поверхности.

Чтобы уменьшить эрозионное изнашивание, можно изменить режимы работы арматуры и использовать эрозионно-стойкие материалы.

Тепловое изнашивание (старение) материала происходит из-за изменения его структуры при нагревании, что особенно касается резины, которая теряет эластичность.

Химическое изнашивание, чаще всего проявляющееся в коррозии, происходит под воздействием рабочих сред.

Коррозия может быть общей, щелевой, межкристаллитной или питтинговой. Наибольшую угрозу представляет коррозионное растрескивание стали, возникающее под действием среды и механических напряжений.

Коррозионному растрескиванию наиболее подвержены стали и их сплавы.

Снизить интенсивность химического износа можно с использованием легированных сталей и коррозионно-стойких покрытий. Некоторые из них, такие как упомянутые выше MODENGY, обладают высокими антикоррозийными свойствами и просты в применении.

В отличие от пассивирования и других процессов, работа с АСТП требует лишь стандартных инструментов для окраски.

Особенности обслуживания и ремонта арматуры

В процессе эксплуатации запорной арматуры износ деталей происходит постоянно, поэтому необходимо регулярно следить за ее техническим состоянием.

Особого контроля требуют сальниковые и ходовые узлы, фланцевые соединения и резьбовые соединения.

При отсутствии явных проблем достаточно проводить визуальный осмотр. Обязательно проверяется легкость открывания и закрывания кранов и вентилей.

Если во время работы арматуры наблюдаются протечки или другие неполадки, устройство необходимо демонтировать для ремонта.

Нормативно-техническая документация предусматривает текущий, средний и капитальный ремонты. Эти виды ремонта различаются по сложности работ и стоимости относительно нового изделия.

Текущий ремонт не требует демонтажа арматуры и стоит до 7 % от ее первоначальной цены. В процессе текущего ремонта выполняется очистка арматуры, набивка сальника, подтяжка гайков и устранение мелких неисправностей.

Средний ремонт направлен на восстановление работоспособности арматуры, а стоимость его составляет от 7 до 23 % от цены изделия, включая проверку технического состояния всех узлов. Изделия могут разбираться без снятия или после демонтажа.

Все детали очищаются от коррозии и загрязнений с использованием специального очистителя металла. Поврежденные детали и прокладки заменяются. Затем изделие собирается и испытывается на прочность и герметичность.

Капитальный ремонт включает работы стоимостью до 75 % от цены нового изделия. Арматура демонтируется, очищается и направляется на ремонт, где производится разборка и диагностика.

Разборка запорных устройств включает снятие крышки и извлечение маховика, штока и запорного органа.

При осмотре штока и запирающих поверхностей определяется характер ремонта. Поверхности деталей, такие как клин и клапан, осматриваются внимательно, а седла – с помощью зеркал.

Ремонт позволяет выявить и устранить следующие неисправности запорной арматуры:

• Потеря герметичности из-за утечек среды между уплотнительными кольцами и другими частями
• Задиры на шпинделе
• Защемление шпинделя
• Повреждения резьбы шпинделя и гайки
• Нерегулируемый расход в регулировочной арматуре
• Выход из строя крепежных деталей
• Проблемы с управляющими маховиками
• Сбои в работе привода
• Выход из строя сильфона

При обнаружении дефектов на уплотнительных поверхностях их шлифуют или восстанавливают с помощью специальных процессов притирки. Для этого применяют пасты, такие как ГОИ, что позволяет эффективно выполнять работу.

В зависимости от абразивных веществ, пасты разделяются на грубые, средние и тонкие, последняя из которых завершает процесс притирки.

При сильном износе деталей их восстанавливают путем наплавления и последующей обработки. Уплотнительные кольца заменяются.

При ремонте предохранительных клапанов обязательно проверяются пружины. После разборки их промывают и осматривают, поврежденные детали подлежат замене. Пружины проверяются на остаточную деформацию.

Предохранительные клапаны настраиваются и испытываются в специальных условиях. Отрегулированный клапан открывается и закрывается при заданных давлениях.

После завершения ремонта арматура проходит испытания на прочность и герметичность.