Опыт эксплуатации ТПА знает большое количество случаев эрозионного износа, прежде всего рабочих поверхностей – запорного органа и седла запорно-регулирующей арматуры. Одним из видов эрозии является газовая эрозия.
Спектр негативного воздействия газовой эрозии достаточно широк. Из-за воздействия такой эрозии выходят из строя гильзы ДВС автомобилей, лопатки газовых турбин, сопла турбореактивных двигателей самолетов и даже артиллерийские орудия (стволы).
В связи с тематикой нашего журнала показательно разрушение запорных органов у трубопроводной арматуры. Рассмотрим один из популярных случаев, когда в результате неправильной настройки электропривода газовая эрозия сделала свое дело в течение менее чем 6 месяцев.
Типовым примером является разрушение диска/уплотнения и седла у дискового затвора. Когда слышишь о повреждении дисковой арматуры рабочей средой, то первая картинка, которая возникает, во всяком случае у автора статьи, это диск затвора, поврежденный в результате кавитации.
Такое часто бывает, когда затвор используется для регулирования, будучи открытым в диапазоне примерно 1-20 процентов, собственно, для работы в этом диапазоне он как раз по известным причинам и не предназначен. Газовая эрозия не менее опасна и губительна для ТПА. Скоростной высокотемпературный поток негативно влияет на органы арматуры, находящиеся на его пути.
В нашем конкретном случае, предварительно из-за неверной настройки конечных выключателей электропривода, 3-эксцентриковый затвор был не полностью закрыт (приоткрыт на 1-2-3 процента), возможна также версия, что затвором пытались регулировать поток.
В результате получилось, что большое количество газа, имея перепад до и после диска как минимум более чем в несколько атмосфер, пыталось пройти через одну сторону приоткрытого диска, ускоряясь до скоростей в несколько махов (напомню, что у 3-эксцентриковых затворов в силу геометрии седла – наклонный конус – и эксцентриситетов вала происходит неравномерное относительно вала приоткрытие – выход диска относительно седла.
Имеется в виду, что в силу конструкции, если так можно выразиться, диск с одной стороны выходит из седла раньше, чем диск с другой, противоположной относительно вала стороны, именно через эту щель и начинается сочиться поток). В итоге поток рабочей среды меняет направление и точечно пытается протиснуться всем количеством через образовавшуюся щель между диском и седлом, а геометрия диска и седла задает вектор движения струе потока.
Механическое разрушение поверхности затвора вызывается, с одной стороны, выбиванием мельчайших частиц металла, образующихся в результате появления микротрещин, и с другой – срезом образовавшихся неровностей ударяющимися в них быстролетящими частицами. Если оба эти явления происходят одновременно в условиях высоких температур, то сопротивляемость металла ударному воздействию частиц уменьшается. Нельзя сбрасывать со счетов и газовую коррозию. Агрессивные вещества в рабочей газовой усугубляют процесс механического разрушения поверхности.
Как мы видим на рис. 1, ни прочная 1.4571 нж сталь ламинарного уплотнения затвора, расположенного в диске, ни седло из стеллита-21, ни тем более корпус из литой стали WCB не стал преградой для газовой эрозии.
При этом обращает на себя внимание износ деталей, более прочный и износостойкий стеллит пострадал менее всего, далее нержавеющая сталь 1.4571 и больше всего досталось, в том числе и потому, что он был конечным пунктом на пути направленного газового потока, корпусу из углеродистой стали WCB. Воронка чечевичной формы, направленная наружу, получилась действительно красивой, газ постарался на славу, отшлифовав поверхности.
Какие выводы надо сделать и на что надо обратить внимание? Для начала внимательно изучить мануал на ТПА и привод. Нежелательно снимать привод перед монтажом арматуры, как это делают многие подрядчики, а потом снова его устанавливать и настраивать в слепую, очень часто по принципу «и так сойдет».
В инструкции по настройке привода обозначено, что неправильная настройка привода может служить причиной серьезных повреждений клапана или самого привода. Неквалифицированная настройка привода может полностью вывести из строя арматуру.
Также, в этот раз касательно конкретно дисковой арматуры, следует обращать внимание на направление потока – стрелочку на корпусе, так как затвор может предназначаться для однонаправленного потока. В этом случае давление потока может дополнительно поджимать диск к седлу, обеспечивая лучшую герметичность, и обратно, диск, отжимаемый давлением из седла, может пропускать рабочую среду вследствие того, что затвор для однонаправленной работы, а это предпосылки для газовой эрозии.
Попытки оставить диск затвора в слегка приоткрытом положении для регулирования расхода – это тоже одна из причин возникновения газовой эрозии и разрушения арматуры.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, Спецвыпуск (69)
