過酷な使用用途におけるボールバルブのハードコーティング

過酷な使用とは通常、重粒子の関与、高周波サイクル、極端な温度、腐食、浸食、またはこれらの要因の組み合わせを特徴とするアプリケーションを指します。{0}このような厳しい条件には、金属シート付きボールバルブが必要です。{2}

金属シート付きボールバルブの成功は、適切な硬質コーティングの選択と、そのコーティングが正しく製造されているかどうかに大きく依存します。ハードコーティングは脆弱な部品を保護し、バルブの性能を向上させることができます。しかし、満足のいく硬質コーティングを得るのは、ほとんどのバルブエンドユーザーが想像するよりもはるかに困難です。このため、現場ではボールバルブのコーティングにかじり、ひび割れ、さらには剥離などのさまざまな問題が依然としてよく見られます。-

なぜボールバルブにコーティングが必要なのでしょうか?

ソフトシートボールバルブは、高温や過酷な条件下では限界があります。ボールとシートの間の荷重に対処し、信頼性の高い長寿命を確保するには、可動接触領域の間に適切なコーティングが必要です。さらに、摩耗性、侵食性、高圧、高温の条件や固体への曝露に耐えるためには、基材とコーティングの適切な選択と品質がバルブの気密性、耐久性、トルク、修理可能性などの性能に影響します。

news-895-424

厳しい使用条件における一般的な問題

過酷な使用環境における過酷な条件は、バルブボールとシートの寿命とシール性能にとって課題です。適切な材料を選択した場合にのみ、バルブの早期の性能低下を回避できます。高圧および高温-と固体が組み合わされると、コーティングがかじり、さらには欠けや破壊が発生する可能性があります。これにより、トルクが増加し、バルブが動作不能になったり、漏れ率が高くなる可能性があります。-コーティングの耐摩耗性が不十分な場合、同様のことが腐食、浸食、または摩耗にも当てはまります。

推奨されるソリューション

HVOF およびスプレー & ヒューズコーティングは、バルブ業界で一般的に使用される 2 つのコーティングです。これら 2 つのコーティングの利点と用途 (粉末材料に関係なく) を表 1 に示します。

良いコーティングとは何でしょうか?

コーティングの製造プロセスは、前処理、スプレー、後処理を含むすべてのステップが最終結果に寄与するアートワークの作成に似ています。{0}{1}{1}これらの手順の 1 つでも不完全な場合は、製品の故障につながります。多くの場合、問題は潜伏性であり、バルブの動作に必要なトルクがわずかに増加するだけである可能性があります。

スプレーはプロセスの中で最も重要なリンクです。適切なスプレープロセスは、可能な限り正確かつ安定したものでなければなりません。スプレーは材料を追加するプロセスであり、慎重に制御する必要があります。機械加工と同様、最先端の設備だけが考慮すべき要素ではありません。-適切な設備と長年の経験も重要です。安定性とはプロセス管理がすべてです。完璧なスプレープロセス（予熱、速度、距離など）が達成されたら、今後は最小限の介入でこれらすべての手順を確実に実行することが重要です。-コスト競争力を高めるために、一部のメーカーは依然として手動スプレーを使用しています。{10}ただし、このアプローチは正確でも安定でもないため、お勧めできません。

熱処理とは、スプレー & フューズコーティングプロセスの溶融ステップを指します。バルブユーザーは、フラッシングや熱衝撃などの厳しいサービス用途に HVOF コーティングよりも適したコーティングとして、スプレー & ヒューズコーティングを受け入れることが増えています。市場にあるほとんどのスプレー & ヒューズコーティングの溶融プロセスは、オキシアセチレンバーナーでボールシートを手動で加熱することによって行われます。これは経験に大きく依存するため、ボールセット全体の温度均一性を保証することが難しく、コーティングの品質が不均一になる可能性があります。信頼性の高い高性能のコーティングを得るには、溶融プロセス中の温度変動を最小限に抑える高精度の真空炉を使用することをお勧めします。{{5}

ラッピングは高品質のコーティングを生成する上で重要な役割を果たします。{0}標準的なラッピングプロセスでは、シール領域の周囲の十分な真円度のみが保証されます。測定範囲をボール全体に拡張すると、すでに公差要件を超えてしまう可能性があります。これが、多くの金属シート式ボールバルブが工場でのテスト中に比較的許容できる性能を示す理由です。{4}ただし、バルブを取り付けた後、わずか数回の開閉サイクルでコーティングが損傷するため、許容できない漏れが発生します。-{6}}そのため、ボール全体の理想的な真円度を確保するには、スプレー能力に加え、熟練したラッピング能力が必要でした。さらに、適切なラッピングプロセスにより、均一なコーティング厚さが確保され、均一な硬度が実現されます。

テストと検証コーティングが望ましい品質で製造されていることを確認し、継続的な改善指示も提供します。バルブ業界で使用されるコーティング検査方法には、一般に試験片の硬度、気孔率、接着強度のテストが含まれます。ただし、これには限界があります。テスト結果は、コーティングが国際規格の基準を満たしていることを確認することしかできず、試験片で検証されたコーティングは、ボールセットに適用された場合に、実際の使用条件下で同じ性能を保証するものではありません。これを解決できる代替ソリューションは、実際のバルブの動作条件をシミュレートしているが、それよりも厳しい条件下でコーティングの性能をテストし、標準のコーティング検査を補足テストとして使用することです。

まとめ

この記事では、ハードコーティングがボールバルブの性能をどのように向上させることができるか、過酷なサービス用途がボールバルブにもたらす課題、およびいくつかの考えられる解決策について説明しました。ハードコーティングはボールバルブの動作範囲を拡張し、過酷な使用用途での性能と寿命を向上させることができますが、これは厳密にはコーティングの品質に依存します。低品質のコーティングは、ボールバルブにすぐに問題を引き起こす可能性があり、ソフトシートボールバルブよりも性能が低下する可能性があります。-したがって、予期せぬ事態を防ぐために、コーティングの品質管理には特別な注意を払う必要があります。