1. Starzenie się materiału
Metalowe zawory
Metale ulegną reakcjom utleniania w środowisku naturalnym, a wysoka temperatura spowodowana ekspozycją na światło słoneczne przyspieszy ten proces.Przykładając wspólne zawory ze stali węglowej, żelazny element żelaza w stali węglowej utlenie się pod działaniem tlenu i wody w powietrzu w celu wytworzenia rdzy (głównymi składnikami są tlenek żelazowy i wodorotlenek żelazowy itp.).
W temperaturze pokojowej ten proces utleniania jest stosunkowo powolny, ale gdy zawór znajduje się w odsłoniętym środowisku, temperatura rośnie, aktywność atomowa powierzchni metalu jest zwiększona, a szybkość reakcji utleniania zostanie znacznie przyspieszona.
Na przykład w niektórych zewnętrznych systemach rurociągów, po lecie ekspozycji na słońce, na powierzchni zaworów ze stali węglowej pojawią się oczywiste plamy rdzy. W miarę upływu czasu rdza stopniowo wzrośnie, co nie tylko wpłynie na pojawienie się zastawki, ale także osłabia wytrzymałość strukturalną zastawki.
Gdy rdza gromadzi się w pewnym stopniu, grubość ściany zaworu zostanie zmniejszona, zdolność do wytrzymania ciśnienia zostanie zmniejszona, aw ciężkich przypadkach mogą wystąpić wypadki bezpieczeństwa, takie jak pęknięcie i wyciek.
Oprócz zwykłych zaworów ze stali węglowej niektóre zawory ze stali nierdzewnej mogą również mieć problemy w warunkach narażenia. Chociaż stal nierdzewna ma dobrą odporność na korozję, folia pasywacyjna na jej powierzchni może być uszkodzona przy połączonym działaniu wysokiej temperatury i określonych czynników środowiskowych.
Na przykład, gdy zawory ze stali nierdzewnej są narażone na światło słoneczne przez długi czas, temperatura powierzchni wzrasta. Jeśli w otaczającym środowisku znajdują się pożywki korozyjne, takie jak jony chlorkowe, może wystąpić pękanie korozji wżery lub naprężeń.
Kiedyś była firma chemiczna w obszarze przybrzeżnym. Po długotrwałej ekspozycji na słońce i erozję przez morską bryza, jego zawory ze stali nierdzewnej na zewnątrz cierpiały z powodu korozji wżery, co ostatecznie doprowadziło do wycieku zastawki i wpłynęło na proces produkcji.
Zawory niemetaliczne
Zawory tworzyw sztucznych są powszechnym rodzajem zastawki niemetalicznej, takich jak zawory wykonane z polipropylenu (PP) i chlorku poliwinylu (PVC). Po wystawieniu na światło słoneczne te plastikowe materiały ulegają fotoutleniu i reakcji utleniania termicznego.
Plastikowe łańcuchy molekularne pękają i łączą się pod działaniem promieni ultrafioletowych i wysokich temperatur, powodując zmiany właściwości tworzyw sztucznych.
Na przykład zawory PP staną się kruche, twarde i podatne na pęknięcia po wystawieniu na chwilę na słońce. Wynika to z faktu, że pękanie łańcucha molekularnego zmniejsza wytrzymałość plastiku.
Zawory PVC mogą zmienić kolor i deformę. Wysoka temperatura stopniowo ujeżdża plastyfikator w PVC, powodując, że plastik staje się twardy i krucha, a kolor zmieni się również z oryginalnego białego lub jasnozielonego na żółty, a nawet brązowy.
W tymczasowym systemie zaopatrzenia w wodę w niektórych placach budowy zawory plastikowe PVC często pękają i wyciekają po tym, jak przez długi czas były narażone na słońce, co przynosi niedogodności w budowie i marnuje zasoby wodne.
Gumowe zawory lub zawory z uszczelkami gumowymi również napotykają problemy starzenia się w ekspozycji. Guma jest materiałem sprężystym polimerowym, którego wydajność jest wrażliwa na temperaturę i światło. Promienie ultrafioletowe i wysoka temperatura słońca spowodują degradację łańcucha cząsteczkowego gumowego, niszcząc strukturę molekularną gumy.
Na przykład zawory z gumy naturalnej stopniowo tracą swoją elastyczność i stają się sztywne po wystawieniu na słońce. Wynika to z faktu, że stopień sieciowania łańcucha molekularnego gumowego wzrasta, niszcząc jego elastyczną strukturę sieci.
Chociaż syntetyczne gumy, takie jak gumka nitrylowa, mają dobrą odporność na olej i odporność na ciepło, będą one również starzeć się przy długotrwałej ekspozycji, takiej jak hartowanie i pękanie.W układzie chłodzenia na zewnątrz zawory gumowe są podatne na słabe uszczelnienie pod długotrwałym ekspozycją i wysoką temperaturą, co powoduje wyciek chłodziwa i wpływa na normalne rozpraszanie ciepła silnika.
2. Zmniejszona wydajność uszczelnienia
Starzenie się pieczęci
Uszczelnienia zaworów są zwykle wykonane z gumowej, politetrafluoroetylenu (PTFE) i innych materiałów.Oprócz utraty elastyczności z powodu wspomnianych powyżej zmian struktury molekularnej, gumowe uszczelki będą również doświadczać stwardnienia powierzchniowego i pękania po wystawieniu na słońce.
Na przykład w niektórych zaworach rurociągów gazowych na zewnątrz użyte uszczelki gumowe będą miały drobne pęknięcia na powierzchni po długoterminowych ekspozycji na światło słoneczne i zmiany temperatury. Te pęknięcia spowodują wyciek gazu i stanowią poważne zagrożenia bezpieczeństwa.
Chociaż foki PTFE mają dobrą oporność na wysoką temperaturę i korozję, będą również miały problemy z długotrwałym narażeniem. Wysoka temperatura zintensyfikuje ruch łańcuchów molekularnych PTFE, powodując zmiany w jego krystaliczności, a rozmiar i kształt uszczelnień mogą się nieznacznie zmienić.
Na przykład wydajność uszczelnienia niektórych zaworów uszczelniających PTFE na rurociągach chemicznych spadnie po wystawieniu na wysokie temperatury w lecie, a będzie niewielki przeciek średniej. Wynika to z faktu, że niewielkie odkształcenie uszczelnienia PTFE sprawia, że dopasowanie między powierzchniami uszczelniającymi nie są już szczelne, a zatem nie może skutecznie zapobiec wyciekowi medium.
Deformacja termiczna
Korpus zaworu i pokrywa zaworu oraz inne części zaworu zostaną zdeformowane termicznie przy ekspozycji wysokiej temperatury. Różne materiały mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej. Gdy temperatura rośnie, stopień rozszerzenia każdego składnika jest niespójny.
Przykładając zastawki żeliwa jako przykład, współczynnik rozszerzania cieplnego żeliwa jest stosunkowo duży, a korpus zaworu może znacznie rozszerzać się w ramach ekspozycji. Powierzchnia uszczelniającego zaworu jest zwykle precyzyjna. Jeśli korpus zaworu rozszerzy się nierównomiernie, płaskość powierzchni uszczelniającej zostanie uszkodzona, a wydajność uszczelnienia zostanie zmniejszona.
Na przykład w niektórych starych miejskich systemach zaopatrzenia w wodę, zawory bramkowe żeliwne na zewnątrz nie można całkowicie uszczelnić po zamknięciu z powodu termicznego deformacji korpusu zaworu podczas wysokich temperatur w lecie, co powoduje zwiększenie wycieku wody.
W przypadku niektórych zaworów złożonych z wielu materiałów, takich jak zawory z metalowymi rdzeniami zaworu i siedzenia zaworów z tworzywa sztucznego, problem deformacji termicznej jest bardziej widoczny. Współczynniki rozszerzeń termicznych metali i tworzyw sztucznych są zupełnie inne. Zgodnie z ekspozycją zmienia się dopasowy prześwit między rdzeniem zaworu a siedziskiem zaworu.
Gdy temperatura wzrośnie, rdzeń zaworu metalowego może rozszerzyć się szybciej niż plastikowe siedzenie zaworu, co powoduje zwiększenie tarcia między rdzeniem zaworu a siedziskiem zaworu, a nawet zjawiskiem utkniętym, które również uszkodzi wydajność uszczelnienia.
Na przykład w niektórych systemach nawadniania rolniczego stosuje się plastikowe zawory kulkowe z rdzeniami zaworów metalowych. Po długim czasie narażenia na słońce w lecie zawory często nie zamykają się szczelnie lub są trudne do otwarcia. Jest to problem z dopasowaniem między rdzeniem zaworu a siedziskiem zaworu spowodowanym deformacją termiczną.
3. Trudność działająca
Rozszerzenie komponentu zaworu
Ekspozycja na słońce powoduje rozwój różnych składników zaworu z powodu ciepła. Jako kluczowy element działania zastawki rozszerzenie łodygi zaworu może spowodować mniejszą lukę między innymi komponentami. Na przykład w niektórych dużych zaworach przemysłowych łodyga zaworu jest zwykle wykonana z metalu. Gdy temperatura wzrośnie z powodu ekspozycji na słońce, łodyga zaworu rozciąga się i stanie się grubsza.
Jeśli szczelina między łodygą zaworu a rękawem zaworu nie zostanie odpowiednio zaprojektowana, tarcie między nimi wzrośnie po rozszerzeniu łodygi zaworu, a nawet zagłuszanie może wystąpić, dzięki czemu zawór nie jest w stanie otworzyć lub zamykać normalnie.
W zaworach rurociągowych niektórych przedsiębiorstw petrochemicznych zdarzały się przypadki, w których trzon zaworu rozszerzył się i zagrał z powodu ekspozycji na wysoką temperaturę latem, co powoduje niemożność kontrolowania przepływu średniego rurociągu w czasie, co ma pewien wpływ na produkcję.
Jako komponent, który kontroluje powierzchnię przepływu zaworu, rozszerzenie rdzenia zaworu wpłynie również na działanie zaworu. Na przykład w niektórych zaworach motyli rdzeń zaworu jest zwykle arkuszem metalu, który rozszerzy się termicznie pod wpływem ekspozycji. Gdy rdzeń zaworu rozszerza się, szczelina między nim a siedziskiem zaworu staje się mniejsza, opór podczas obrotu wzrasta i będzie bardzo pracochłonny w obsłudze.
Ponadto, jeśli rdzeń zaworu rozszerzy się nadmiernie, może powodować tarcie z siedziskiem zaworu, powodując uszkodzenie powierzchni uszczelnienia, co dodatkowo wpływa na wydajność zaworu. W niektórych zaworach motyli na zewnątrz w oczyszczalniach ścieków, ze względu na długoterminową ekspozycję na słońce, działanie rdzenia zaworu jest często nieelastyczne, a regularne konserwacja i regulacja jest wymagana.
Awaria smarowania
Smary są zwykle stosowane wewnątrz zaworu w celu zmniejszenia tarcia między komponentami i zapewnienia sprawnego działania. Jednak ekspozycja na wysoką temperaturę może zmniejszyć wydajność smarów.
Na przykład powszechnie używane smary będą zmiękczać i cienkie w wysokich temperaturach, a nawet mogą odparować i utleniać. Gdy tłuszcz zmillenie i Thins, jego przyczepność do powierzchni składników zaworu zmniejszy się i nie będzie w stanie utworzyć skutecznej folii smarowej, co spowoduje bezpośredni kontakt i zwiększone tarcia między komponentami.
W niektórych zaworach kulkowych, ze względu na zmianę wydajności smaru pod ekspozycją, tarcie między piłką a siedzeniem zaworu wzrasta, a podczas pracy wymagany jest większy moment obrotowy, co nie tylko zwiększa intensywność pracy operatora, ale także może uszkodzić napęd zaworu.
Oprócz smaru niektóre ciekłe smary będą miały również problemy przy ekspozycji w wysokiej temperaturze. Na przykład niektóre oleje silikonowe stosowane do smarowania powierzchni uszczelnienia zaworu mogą się pogarszać w wysokich temperaturach i stracić funkcje smarowania i uszczelnienia. W niektórych elektronicznych zaworach rurociągowych w fabrykach gazu na zewnątrz zastosowany smar oleju silikonowego jest podatny do pogorszenia w wysokich temperaturach latem, co powoduje zmniejszenie wydajności uszczelnienia zaworu i trudne działanie, wymagając częstego dodawania i wymiany smarów.
4. Zmiany średnich cech
Wzrost temperatury
Jeśli podłoże przepływające w zaworze jest ciekłe, ekspozycja na słońce zwiększy temperaturę pożywki. W przypadku niektórych lotnych cieczy, takich jak benzyna i alkohol, wzrost temperatury znacznie zwiększy ich szybkość parowania.
Na przykład na zewnętrznych zaworach rurociągowych niektórych stacji gazowych, z powodu narażenia na słońce, temperatura benzyny w rurociągu wzrasta, szybkość parowania przyspiesza, a wokół zaworu powstaje łatwopalna i wybuchowa mieszanina gazu olejowego. Jeśli napotyka otwarty płomień lub statyczną energię elektryczną, może to spowodować eksplozję.
Jednocześnie wzrost temperatury średniej wpłynie również na jego właściwości fizyczne, takie jak lepkość i gęstość. Przykładając olej hydrauliczny jako przykład, przy ekspozycji w wysokiej temperaturze, lepkość oleju hydraulicznego zmniejszy się, co spowoduje zmniejszenie dokładności kontroli przepływu zaworu w układzie hydraulicznym.
Ponieważ zmiana lepkości wpłynie na charakterystykę przepływu oleju wewnątrz zaworu, zależność między otwieraniem zaworu a rzeczywistym natężeniem przepływu zmieni się. W zewnętrznych systemach hydraulicznych niektórych maszyn inżynieryjnych lepkość oleju hydraulicznego często zmienia się z powodu ekspozycji na wysoką temperaturę w lecie, co wpływa na kontrolę wydajności zaworu i powoduje problemy, takie jak niedokładny lub słaby ruch sprzętu.
W przypadku niektórych podłoża ciekłego o wysokiej temperaturze, takiej jak gorąca woda lub olej o wysokiej temperaturze, ekspozycja na słońce może spowodować przekroczenie jej temperatury średniej. Na przykład w niektórych systemach ogrzewania wody słonecznej, jeśli zawór rury ciepłej wody na zewnątrz jest narażony na słońce przez długi czas, temperatura gorącej wody może być zbyt wysoka, co nie tylko przyspieszy starzenie się rur i zaworów, ale może również stanowić ryzyko opóźnienia operatora.
Ponadto wysokie temperatury mogą również powodować ucieczkę gazów, takich jak rozpuszczony tlen w wodzie, powodując korozję zaworów i rur. W niektórych przemysłowych systemach oleju o wysokiej temperaturze oleju ciepło nadmiernie wysoka temperatura oleju zmniejszy wydajność oleju przenoszącego ciepło, a nawet może powodować pękanie i kokowanie, blokowanie zaworów i rur oraz wpływając na normalne działanie systemu.
Gazifikacja i krystalizacja
W przypadku środków ciekłych zawierających rozpuszczony gaz, takich jak napoje gazowane zawierające dwutlenek węgla lub azot zawierający piwo, wzrost temperatury spowoduje zmniejszenie rozpuszczalności gazu w cieczy, powodując w ten sposób tworzenie pęcherzyków. W zaworach rurociągowych niektórych przedsiębiorstw produkcyjnych napojów, gdy napój w rurociągu jest narażony na słońce, a temperatura wzrośnie, wygenerowana zostanie duża liczba pęcherzyków.
Te pęcherzyki zbierają się wewnątrz zaworu, wpływając na wydajność uszczelnienia i pojemność przepływu zaworu. Na przykład pęcherzyki mogą zapobiegać pełnemu dopasowaniu powierzchni uszczelnienia zaworu, powodując wyciek napojów, a także zmienią współczynnik przepływu zaworu, wpływając na dokładność wypełnienia.
W przypadku niektórych substancji, które są łatwe do krystalizacji, takie jak słona woda, roztwór cukru itp. Zmiany temperatury mogą powodować krystalizację substancji rozpuszczonej.
Gdy zawór rurociągu słonej na zewnątrz zostanie wystawiony na słońce, temperatura wody wzrośnie, rozpuszczalność soli zmieni się, a gdy przekroczy nasyconą rozpuszczalność, sól będzie krystalizowała. Kryształy te blokują kanały zaworów, małe otwory i luki, wpływając na normalne działanie zaworu.
Na przykład w solankach niektórych przedsiębiorstw wytwarzających sól zawory są często blokowane z powodu krystalizacji soli i muszą być regularnie oczyszczane i utrzymywane. Ponadto krystalizacja może również nosić powierzchnię uszczelniającą i ruchome części zaworu, zmniejszając żywotność obsługi zaworu.
Outdoorowe zawory na świeżym powietrzu napotkają różne problemy w temperaturze ekspozycji, które nie tylko wpłyną na normalne wykorzystanie zaworu, ale także mogą przynieść zagrożenia bezpieczeństwa i straty ekonomiczne.
Dlatego w przypadku zaworów na świeżym powietrzu na zewnątrz należy podjąć skuteczne środki ochronne, takie jak instalowanie okrętów przeciwsłonecznych, wykonywanie obróbki izolacji cieplnej, regularne konserwacja i kontrola itp., Aby przedłużyć żywotność zaworu i zapewnić jego bezpieczne i niezawodne działanie.
Autor: Diana