Tecniche di fusione avanzate per la geometria critica della valvola
La fusione rimane il metodo di produzione preferito per i componenti delle valvole grazie alla sua capacità di creare cavità interne complesse e percorsi di flusso sagomati che sono quasi impossibili da ottenere con la sola lavorazione meccanica. Per le applicazioni ad alta pressione, l'integrità della fusione determina la capacità della valvola di resistere alla deformazione e alla fatica. Le fonderie moderne utilizzano la fusione a cera persa per componenti più piccoli e di alta precisione come finiture e sedili, mentre la fusione in sabbia viene utilizzata per carrozzerie e cofani di grandi dimensioni. La scelta della tecnica di fusione influenza direttamente la struttura dei grani del metallo, che a sua volta determina le proprietà meccaniche del componente sotto stress termico.
Il raggiungimento di una "forma quasi netta" attraverso la fusione riduce la necessità di estese lavorazioni secondarie, preservando l'integrità strutturale del materiale. Utilizzando stampi in sabbia stampati in 3D o gusci in ceramica, i produttori possono ora ottenere tolleranze più strette nelle “zone critiche” della valvola, come il premistoppa e le facce della flangia. Questa precisione garantisce che il gruppo finale mantenga una tenuta ermetica, anche se sottoposto agli ambienti corrosivi tipici degli impianti di lavorazione di petrolio, gas e prodotti chimici.
Selezione dei materiali e proprietà metallurgiche
La prestazione di a Componenti della valvola di fusione dipende fortemente dalla lega selezionata. Ambienti diversi richiedono profili metallurgici specifici per prevenire guasti prematuri. Di seguito è riportato un confronto tra i materiali comuni utilizzati nella fusione delle valvole:
| Grado materiale | Applicazioni comuni | Vantaggio chiave |
| Acciaio al carbonio WCB | Uso industriale generale | Conveniente e duttile |
| Acciaio inossidabile CF8M | Mezzi chimici e corrosivi | Elevata resistenza alla corrosione |
| Hastelloy/Inconel | Temperatura/pressione estrema | Resistenza all'ossidazione |
| Acciaio duplex | Desalinizzazione e marina | Forza di snervamento elevata |
Controllo qualità e protocolli NDT per getti
Metodi di test non distruttivi (NDT).
Poiché la fusione è un processo di solidificazione, possono verificarsi difetti interni come ritiro, porosità o inclusioni. I rigorosi protocolli NDT sono essenziali per garantire che il corpo della valvola possa resistere alle pressioni nominali senza perdite. Questi test sono spesso imposti da standard internazionali come ASME B16.34.
- Test radiografico (RT): utilizza i raggi X per rilevare vuoti interni o crepe all'interno della parete del getto.
- Ispezione delle particelle magnetiche (MPI): identifica le discontinuità superficiali e vicine alla superficie nei materiali ferromagnetici.
- Test ad ultrasuoni (UT): le onde sonore ad alta frequenza misurano lo spessore delle pareti e rilevano difetti profondi.
- Ispezione dei liquidi penetranti (DPI): un metodo a basso costo per rivelare crepe superficiali o porosità invisibili a occhio nudo.
Ottimizzazione del design dei cancelli e delle alzate
Il successo di un componente di una valvola fusa inizia con la progettazione dello stampo. Il sistema di colata, ovvero la rete di canali che fornisce il metallo fuso alla cavità dello stampo, deve essere progettato per ridurre al minimo la turbolenza. Il flusso turbolento può introdurre aria e impurità, creando "buchi di gas" nel corpo della valvola finito. Gli ingegneri utilizzano un software di simulazione della solidificazione per prevedere come si raffredderà il metallo, garantendo che le sezioni pesanti della valvola, come le flange, siano alimentate con materiale fuso sufficiente per evitare il restringimento.
I riser fungono da serbatoi di metallo fuso che "alimentano" la fusione mentre si restringe durante il raffreddamento. Nella produzione di valvole, il posizionamento strategico dei montanti sulle sezioni più spesse è fondamentale. Se il design del montante è difettoso, la valvola potrebbe superare un'ispezione visiva ma fallire un test di pressione idrostatica a causa di microscopici percorsi interni. Una corretta gestione termica durante la fase di raffreddamento garantisce una struttura uniforme dei grani, che è vitale per la saldabilità e la riparabilità a lungo termine della valvola sul campo.
Trattamento termico post-fusione
Distensione dello stress e ricottura della soluzione
Una volta rimosso dallo stampo, il componente viene spesso sottoposto a un trattamento termico per affinarne le proprietà. Per le fusioni di acciaio inossidabile, la solubilizzazione viene utilizzata per dissolvere nuovamente i carburi nella matrice metallica, massimizzando la resistenza alla corrosione. Per l'acciaio al carbonio, la normalizzazione o il rinvenimento vengono utilizzati per ottenere l'equilibrio desiderato tra durezza e tenacità. Questo passaggio non è negoziabile per le valvole destinate a temperature inferiori allo zero (servizio criogenico) o applicazioni con vapore ad alto ciclo in cui lo shock termico è una minaccia costante.
