Azotowanie zaworów, gniazd i elementów pomp. Jak ograniczyć ścieranie, zatarcia i nieszczelności?

Zawory i pompy mają bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo, szczelność oraz ciągłość pracy instalacji. Ich elementy wewnętrzne stykają się z cieczami, gazami, zawiesinami, środkami chemicznymi, produktami spożywczymi, olejami, wodą, parą lub mediami zawierającymi twarde cząstki. Jednocześnie przenoszą naciski, wykonują ruch ślizgowy, obrotowy albo posuwisto-zwrotny i muszą przez długi czas zachowywać dokładne wymiary.

Zużycie powierzchni roboczej może stopniowo zwiększać luzy, zmieniać charakterystykę przepływu i pogarszać szczelność. Na trzpieniach, tłoczkach, prowadnicach, wałach i tulejach pojawiają się rysy oraz ślady zatarcia. Powierzchnie gniazda i grzyba zaworu tracą geometrię, a pompa przestaje osiągać wymagane ciśnienie lub wydajność. W skrajnych przypadkach dochodzi do zablokowania mechanizmu, wycieku albo nagłego zatrzymania urządzenia.

Jedną z metod zwiększania trwałości takich części jest azotowanie zaworów, gniazd i elementów pomp. Proces pozwala utwardzić warstwę wierzchnią stali bez konieczności ponownego hartowania całego elementu. Może ograniczyć ścieranie, zatarcia i utratę wymiaru, a w odpowiednio dobranych warunkach także poprawić odporność na zużycie korozyjno-mechaniczne.

Azotowanie nie jest jednak uniwersalnym zabezpieczeniem każdego zaworu i każdej pompy. Rezultat zależy od gatunku stali, temperatury procesu, budowy warstwy, rodzaju medium, obciążenia, chropowatości oraz wymaganej odporności korozyjnej. Szczególnej ostrożności wymagają stale nierdzewne oraz powierzchnie odpowiadające bezpośrednio za szczelność.

Kiedy azotowanie ma sens, jak dobrać parametry i czego oczekiwać po procesie? Wyjaśniamy krok po kroku.

Dlaczego zawory i części pomp ulegają zużyciu?

W rzeczywistej instalacji bardzo rzadko działa tylko jeden mechanizm niszczenia powierzchni. Tarciu może towarzyszyć korozja, erozja, kawitacja, podwyższona temperatura albo działanie twardych cząstek.

Przed wyborem obróbki należy zatem ustalić, dlaczego część traci trwałość.

Zużycie ścierne

Zużycie ścierne występuje, gdy twarde cząstki przesuwają się po powierzchni i stopniowo usuwają materiał. Mogą to być zanieczyszczenia znajdujące się w medium, produkty korozji, piasek, osad, kryształy, opiłki albo składniki transportowanej zawiesiny.

Na powierzchni powstają rysy i rowki. Zwiększa się luz między współpracującymi elementami, spada sprawność objętościowa pompy, a powierzchnia uszczelniająca zaworu przestaje prawidłowo przylegać.

Twarda warstwa azotowana może zwiększyć odporność stali na rysowanie i ograniczyć szybkość ubytku materiału. Efekt zależy jednak od twardości, wielkości i kształtu cząstek oraz kąta, pod jakim uderzają w powierzchnię.

Zużycie adhezyjne i zatarcie

Zatarcie powstaje, gdy dwie współpracujące powierzchnie lokalnie sczepiają się pod wpływem nacisku, tarcia i temperatury. Podczas dalszego ruchu dochodzi do wyrywania materiału, tworzenia narostów oraz głębokich rys.

Problem często dotyczy par wykonanych z podobnych gatunków stali nierdzewnej. Stale austenityczne zapewniają wysoką odporność korozyjną, ale ich powierzchnie mogą być podatne na zatarcia, szczególnie przy niedostatecznym smarowaniu.

Zjawisko może występować na:

• trzpieniach zaworów,

• prowadnicach,

• tulejach,

• gwintach regulacyjnych,

• tłoczkach,

• wirnikach i rotorach,

• wałach,

• elementach pomp dozujących,

• powierzchniach ślizgowych.

Azotowanie zmienia właściwości warstwy wierzchniej, zwiększa jej twardość i może ograniczyć tendencję do sczepiania.

Erozja

Erozja jest powodowana przez szybko przepływające medium, krople lub zawieszone cząstki uderzające w powierzchnię. Szczególnie narażone są przewężenia, krawędzie, kanały, powierzchnie grzybów i gniazd oraz miejsca gwałtownej zmiany kierunku przepływu.

Twarda warstwa może spowolnić część procesów erozyjnych. Jeżeli uderzeniom towarzyszą duże obciążenia udarowe, zbyt krucha warstwa może jednak pękać i wykruszać się. Najwyższa twardość nie zawsze zapewnia najlepszą odporność na erozję.

Korozja i tribokorozja

Korozja osłabia powierzchnię, natomiast tarcie usuwa warstwę pasywną i odsłania świeży materiał. Połączenie tych zjawisk określa się jako tribokorozję. Łączne zużycie może być znacznie szybsze niż suma oddzielnego działania korozji i tarcia.

Problem jest istotny w pompach i zaworach pracujących w:

• wodzie morskiej,

• solankach,

• ściekach,

• roztworach chlorków,

• kwasach i zasadach,

• produktach chemicznych,

• mediach procesowych zawierających cząstki.

W takich warunkach nie wystarczy sprawdzić twardości warstwy. Trzeba również zbadać jej wpływ na odporność korozyjną konkretnego gatunku stali.

Kawitacja

Kawitacja polega na powstawaniu i gwałtownym zapadaniu się pęcherzyków pary w cieczy. Generuje miejscowe impulsy ciśnienia, które powodują wżery i ubytki powierzchni.

Azotowanie może zwiększyć odporność części materiałów na początkowe uszkodzenia, ale nie usuwa przyczyny kawitacji. Jeżeli pompa ma nieprawidłowe warunki ssania, zbyt wysoką prędkość obrotową, źle dobraną geometrię albo niewystarczający NPSH, najważniejsza jest korekta układu.

Na czym polega azotowanie elementów zaworów i pomp?

Azotowanie jest obróbką cieplno-chemiczną polegającą na wprowadzaniu azotu do warstwy wierzchniej stali. Azot nie tworzy wyłącznie nałożonej z zewnątrz powłoki. Dyfunduje do materiału i oddziałuje z żelazem oraz pierwiastkami stopowymi.

W rezultacie powstaje warstwa o większej twardości i innej odporności na zużycie niż rdzeń części. Odpowiednio przygotowany rdzeń zachowuje wytrzymałość i ciągliwość, natomiast powierzchnia odpowiada za przenoszenie nacisków oraz ograniczenie ścierania.

W przypadku azotowania plazmowego stali elementy umieszcza się w komorze próżniowej. W kontrolowanej mieszaninie gazów powstaje wyładowanie jarzeniowe. Aktywne cząstki oddziałują z powierzchnią detalu i umożliwiają wnikanie azotu w głąb materiału.

Do zalet tej technologii należą:

• możliwość sterowania składem atmosfery,

• stosunkowo niska temperatura procesu,

• ograniczone ryzyko dużych odkształceń,

• możliwość kontrolowania warstwy związków,

• aktywacja powierzchni,

• możliwość zabezpieczenia wybranych obszarów,

• brak konieczności ponownego hartowania po procesie.

Z czego składa się warstwa azotowana?

Typowa warstwa azotowana może obejmować dwie strefy.

Warstwa związków

Zewnętrzna strefa jest nazywana warstwą związków lub białą warstwą. Składa się głównie z faz azotkowych żelaza. Może zapewniać wysoką twardość i korzystną odporność na zużycie, ale jej rola zależy od zastosowania.

Na powierzchniach narażonych na duże naciski, uderzenia lub odkształcenia zbyt gruba i krucha warstwa związków może się łuszczyć. Na powierzchniach ślizgowych odpowiednio kontrolowana warstwa może być korzystna.

Warstwa dyfuzyjna

Pod warstwą związków znajduje się strefa dyfuzyjna. Zawiera azot w roztworze oraz drobne wydzielenia azotków. Zapewnia stopniowe przejście od właściwości powierzchni do właściwości rdzenia.

Głębokość warstwy dyfuzyjnej wpływa na jej zdolność do przenoszenia nacisku. Bardzo twarda, ale płytka warstwa na miękkim podłożu może ulec przeciążeniu.

Szerzej opisujemy ten temat w poradniku: warstwa azotowana – czym jest i od czego zależy jej grubość.

Jakie elementy zaworów można azotować?

Nie każdy fragment zaworu pracuje w takich samych warunkach. Proces należy dostosować do konkretnego elementu.

Trzpienie zaworów

Trzpień wykonuje ruch obrotowy, liniowy albo będący połączeniem obu ruchów. Współpracuje z prowadnicami, dławnicą, uszczelnieniem, nakrętką lub tuleją. Zużycie trzpienia może prowadzić do zwiększenia luzów, uszkodzenia uszczelnienia i wycieku medium.

Azotowanie może:

• ograniczyć powstawanie rys,

• zwiększyć odporność na ścieranie,

• zmniejszyć ryzyko zatarcia w prowadnicy,

• pomóc zachować średnicę powierzchni roboczej,

• wydłużyć trwałość uszczelnienia współpracującego z trzpieniem.

Warunkiem jest odpowiednia chropowatość. Bardzo twarda, lecz szorstka powierzchnia może przyspieszać zużycie miękkiego uszczelnienia.

Grzyby, kule i elementy zamykające

Grzyb, kula, dysk albo zasuwa odpowiadają za zamknięcie przepływu. Ich powierzchnie są narażone na nacisk, erozję, korozję oraz wielokrotne docieranie do gniazda.

Azotowanie może ograniczyć wytarcie powierzchni i zachować geometrię elementu zamykającego. Trzeba jednak uwzględnić rodzaj uszczelnienia. Inne wymagania dotyczą zaworu z metalowym uszczelnieniem, a inne części współpracującej z elastomerem, PTFE lub innym tworzywem.

Gniazda zaworowe

Gniazdo musi zachować kąt, okrągłość, współosiowość, płaskość i odpowiednią chropowatość. Nawet niewielki ubytek może utworzyć drogę przecieku.

Azotowanie gniazda może poprawić odporność na:

• wielokrotne dociskanie elementu zamykającego,

• ścieranie,

• lokalne zatarcia,

• erozję strumieniem medium,

• utratę geometrii.

Proces nie naprawi jednak gniazda już zdeformowanego lub głęboko uszkodzonego. Powierzchnia musi zostać najpierw prawidłowo zregenerowana.

Prowadnice, tuleje i gwinty

Prowadnice oraz tuleje odpowiadają za prawidłowy ruch elementu zamykającego. Ich zużycie zwiększa luz, powoduje ustawienie trzpienia pod kątem i może doprowadzić do nierównomiernego docisku gniazda.

Azotowanie może ograniczyć zużycie, ale trzeba przeanalizować całą parę cierną. Utwardzenie tylko jednej części może spowodować szybsze zużywanie drugiej.

Więcej informacji o takich częściach zawiera artykuł: azotowanie śrub, trzpieni i elementów złącznych.

Jakie elementy pomp można azotować?

Wały pomp

Wał współpracuje z łożyskami, tulejami, uszczelnieniami i sprzęgłami. Nawet niewielkie zużycie miejsca osadzenia uszczelnienia może powodować wyciek.

Azotowanie wału może zwiększyć odporność na ścieranie i powstawanie rowków. Trzeba jednak zachować odpowiednią prostoliniowość, średnicę oraz chropowatość powierzchni.

Tuleje ochronne wałów

Tuleja wału jest często elementem wymiennym chroniącym droższy wał. Jej powierzchnia może pracować z uszczelnieniem dławnicowym albo mechanicznym.

Utwardzenie tulei ogranicza wycieranie, ale nie może spowodować nadmiernej agresywności powierzchni wobec pakunku lub uszczelnienia. Po procesie może być wymagane kontrolowane polerowanie.

Tłoki, nurniki i tłoczki

Elementy pomp tłokowych i dozujących wykonują ruch posuwisto-zwrotny pod ciśnieniem. Narażone są na ścieranie, zatarcia i utratę wymiaru.

Azotowanie może pomóc utrzymać szczelność między tłokiem, tuleją i uszczelnieniem. Warstwa musi być równomierna na całym obwodzie, a jej wykończenie dopasowane do rodzaju uszczelnienia.

Rotory, koła zębate i elementy pomp wyporowych

W pompach zębatych, śrubowych, łopatkowych i krzywkowych elementy robocze zachowują bardzo małe luzy. Zużycie powierzchni prowadzi do wzrostu przecieku wewnętrznego i spadku sprawności.

Azotowanie może ograniczać zużycie:

• boków zębów,

• powierzchni czołowych,

• czopów,

• rotorów,

• krzywek,

• prowadnic łopatek,

• powierzchni współpracujących z obudową.

Należy uwzględnić niewielki przyrost wymiaru po procesie. W układach o małym luzie nawet zmiana rzędu kilku lub kilkunastu mikrometrów może mieć znaczenie.

Wirniki i elementy narażone na erozję

Azotowanie może zwiększyć twardość powierzchni wirnika, ale jego skuteczność zależy od rodzaju erozji. Przy uderzeniach dużych i twardych cząstek potrzebne może być rozwiązanie o większej ciągliwości lub specjalna powłoka.

Jeżeli problem wynika z kawitacji albo nieprawidłowego punktu pracy pompy, najpierw należy usunąć przyczynę hydrauliczną.

Jak azotowanie pomaga ograniczyć nieszczelności?

Azotowanie nie jest uszczelnieniem i nie wypełnia szczelin. Może natomiast pośrednio ograniczyć powstawanie nieszczelności przez spowolnienie zużycia powierzchni.

Mechanizm ten obejmuje:

1. zwiększenie twardości powierzchni;

2. ograniczenie rysowania i wycierania;

3. wolniejszą utratę wymiaru;

4. dłuższe zachowanie okrągłości, płaskości i kąta gniazda;

5. stabilniejsze prowadzenie trzpienia;

6. mniejszy wzrost luzu;

7. wolniejszy rozwój przecieku wewnętrznego lub zewnętrznego.

Nieszczelność może mieć jednak inne przyczyny, takie jak:

• nieprawidłowy docisk,

• odkształcenie korpusu,

• błąd montażowy,

• uszkodzone uszczelnienie,

• zanieczyszczenie gniazda,

• korozja wżerowa,

• kawitacja,

• drgania,

• niewspółosiowość,

• zbyt duża temperatura,

• nieprawidłowo dobrany materiał.

W takich sytuacjach azotowanie nie rozwiąże problemu bez usunięcia jego źródła.

Jakie stale stosowane w pompach i zaworach można azotować?

Azotowaniu poddaje się różne grupy materiałów, ale każda reaguje inaczej.

Stale konstrukcyjne i stopowe

Stale stopowe zawierające chrom, molibden, wanad lub aluminium mogą uzyskiwać twarde i stosunkowo głębokie warstwy. Wykorzystuje się je na wały, trzpienie, tuleje, koła, tłoczki i elementy mechanizmów napędowych.

Przed procesem najczęściej wymagają ulepszania cieplnego. Miękki rdzeń nie zapewni odpowiedniego podparcia twardej warstwy.

Stale narzędziowe

Stale narzędziowe dobrze reagują na azotowanie i mogą osiągać bardzo wysoką twardość powierzchni. Stosuje się je na części zaworów i pomp pracujące pod dużym obciążeniem, a także na specjalistyczne elementy dozujące i formujące.

Nadmierne nasycenie azotem może jednak zwiększyć kruchość. Proces trzeba dopasować do twardości i temperatury wcześniejszego odpuszczania.

Stale martensytyczne nierdzewne

Stale martensytyczne, takie jak wybrane odmiany odpowiadające grupom AISI 410 i 420, są stosowane na wały, trzpienie, elementy zamykające i części pomp. Mogą zapewniać połączenie twardości oraz umiarkowanej odporności korozyjnej.

Azotowanie może zwiększać odporność na zużycie, ale wpływ na korozję zależy od temperatury i mikrostruktury warstwy.

Stale austenityczne nierdzewne

Stale 304 i 316L są popularne w instalacjach chemicznych, spożywczych, wodnych i farmaceutycznych. Mają dobrą odporność korozyjną, ale ich powierzchnia jest stosunkowo miękka i może łatwo ulegać zatarciu.

Niskotemperaturowe azotowanie plazmowe może utworzyć warstwę przesyconego azotem austenitu, często określanego jako faza S lub austenit ekspandowany. Zapewnia ona znaczny wzrost twardości bez konieczności intensywnego wydzielania azotków chromu.

Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, mogą powstawać azotki chromu. Zubożenie osnowy w chrom może pogorszyć odporność na korozję. Dlatego azotowanie stali nierdzewnej wymaga specjalnie dobranej technologii.

Stale duplex i stale utwardzane wydzieleniowo

Materiały duplex oraz stale typu 17-4PH mogą być wykorzystywane w pompach i zaworach pracujących w wymagającym środowisku. Ich reakcja na azotowanie zależy od temperatury, struktury i wcześniejszej obróbki.

Nie należy przenosić parametrów opracowanych dla zwykłej stali stopowej bezpośrednio na stal duplex lub PH. Konieczna jest osobna kwalifikacja procesu.

Azotowanie stali nierdzewnej a odporność na korozję

To jeden z najważniejszych tematów przy częściach pomp i zaworów. Stal nierdzewna jest wybierana przede wszystkim ze względu na zdolność tworzenia ochronnej warstwy pasywnej bogatej w chrom.

Azotowanie może przynieść dwa różne efekty:

• przy odpowiednio niskiej temperaturze zwiększyć twardość i odporność na zużycie przy zachowaniu dobrej odporności korozyjnej;

• przy nieprawidłowej temperaturze doprowadzić do wydzielania azotków chromu i pogorszenia odporności na korozję.

W badaniach stali duplex obróbka poniżej około 450°C pozwalała uzyskać twardą warstwę i korzystne właściwości tribokorozyjne, podczas gdy procesy powyżej tej temperatury prowadziły do wydzielania azotków chromu i pogorszenia odporności korozyjnej. Nie oznacza to, że 450°C jest uniwersalną granicą dla każdego gatunku, lecz pokazuje znaczenie temperatury.

Przed azotowaniem części pracującej w agresywnym medium należy znać:

• dokładny gatunek stali,

• skład chemiczny medium,

• temperaturę pracy,

• stężenie chlorków,

• wartość pH,

• obecność tlenu,

• ciśnienie,

• prędkość przepływu,

• wymagania higieniczne,

• dopuszczalność późniejszej pasywacji.

Nie należy obiecywać poprawy odporności korozyjnej wyłącznie na podstawie faktu wykonania azotowania.

Dobór twardości i głębokości warstwy

Nie istnieje jedna prawidłowa twardość dla wszystkich zaworów i pomp. Wynik zależy przede wszystkim od materiału.

Orientacyjnie:

Głębokość warstwy trzeba dopasować do rozkładu nacisków. W elementach precyzyjnych, takich jak powierzchnie uszczelniające i części pomp dozujących, często liczy się bardzo dobra jakość cienkiej, równomiernej warstwy. W wałach, czopach i kołach zębatych potrzebna może być większa głębokość.

Wpływ azotowania na wymiary i chropowatość

Azotowanie jest procesem niskotemperaturowym, ale nie jest całkowicie obojętne wymiarowo. Może spowodować:

• niewielki przyrost wymiaru,

• zmianę chropowatości,

• uwolnienie naprężeń własnych,

• skrzywienie smukłej części,

• zmianę prostoliniowości wału,

• zmianę średnicy trzpienia,

• pogorszenie płaskości gniazda.

Ma to szczególne znaczenie w pompach wyporowych oraz zaworach o metalowym uszczelnieniu. Luz między elementami może wynosić tylko kilka lub kilkanaście mikrometrów.

Wymiar przed procesem powinien uwzględniać spodziewaną zmianę, a po azotowaniu trzeba przeprowadzić kontrolę. Jeżeli konieczne jest polerowanie, należy z góry określić jego maksymalny zakres.

Jak przygotować powierzchnie uszczelniające?

Powierzchnia gniazda, kuli, grzyba albo trzpienia powinna być przed procesem:

• wolna od korozji i zgorzeliny,

• pozbawiona warstw galwanicznych,

• dokładnie odtłuszczona,

• obrobiona do wymaganej geometrii,

• pozbawiona pęknięć,

• wolna od przypaleń szlifierskich,

• wykończona do ustalonej chropowatości.

Azotowanie nie wyrównuje powierzchni. Może odwzorować, a czasem uwidocznić wcześniejsze ślady obróbki.

Przy powierzchniach metal–metal trzeba zachować wymagane:

• kąty przylgni,

• współosiowość,

• okrągłość,

• płaskość,

• szerokość pasa przylegania,

• chropowatość.

Przy powierzchniach współpracujących z elastomerem lub tworzywem należy upewnić się, że warstwa nie będzie przyspieszać zużycia uszczelnienia.

Czy po azotowaniu można docierać gniazda i zawory?

Delikatne docieranie lub polerowanie może być dopuszczalne, jeżeli przewidziano je w technologii. Nie może jednak usuwać znacznej części warstwy.

Intensywne docieranie może:

• zmniejszyć twardość powierzchniową,

• usunąć warstwę związków,

• zmienić geometrię gniazda,

• spowodować nierówną głębokość warstwy,

• pogorszyć powtarzalność rezultatu.

Najlepszym rozwiązaniem jest przygotowanie geometrii przed procesem i pozostawienie jedynie minimalnej operacji wykańczającej.

Azotowanie części po regeneracji

Zużyty trzpień, wał, tuleję, rotor lub gniazdo można czasami zregenerować i ponownie azotować. Nie każdy element kwalifikuje się jednak do takiej operacji.

Przed regeneracją należy sprawdzić:

• głębokość zużycia,

• obecność pęknięć,

• twardość rdzenia,

• rodzaj wcześniejszej warstwy,

• prostoliniowość i współosiowość,

• historię spawania lub napawania,

• możliwość całkowitego usunięcia uszkodzeń,

• zgodność materiału dodatkowego z azotowaniem.

Napawany lub spawany obszar może reagować na azotowanie inaczej niż materiał podstawowy. Różnice składu i twardości mogą prowadzić do nierównomiernej warstwy.

Kiedy azotowanie nie wystarczy?

Należy rozważyć inne rozwiązanie, jeżeli:

• medium powoduje silną korozję materiału podstawowego,

• część jest niszczona głównie przez kawitację wynikającą z warunków hydraulicznych,

• wymagane jest uzupełnienie dużego ubytku,

• rdzeń jest zbyt miękki,

• element ma aktywne pęknięcia,

• potrzebna jest znacznie grubsza warstwa,

• powierzchnia pracuje pod bardzo silnymi obciążeniami udarowymi,

• temperatura pracy przekracza stabilność warstwy,

• nie można zaakceptować nawet minimalnej zmiany wymiaru,

• obowiązują wymagania sanitarne lub certyfikacyjne niezgodne z procesem.

Alternatywami mogą być powłoki PVD, natryskiwanie cieplne, napawanie stopami kobaltu lub niklu, chromowanie techniczne, zastosowanie ceramiki, węglików spiekanych albo zmiana materiału całej części.

Porównanie podstawowych metod obróbki stali znajdziesz w poradniku: azotowanie, nawęglanie, węgloazotowanie czy ulepszanie cieplne.

Jak kontrolować jakość po azotowaniu?

Kontrola powinna odpowiadać funkcji elementu. W zależności od wymagań można sprawdzić:

• twardość powierzchniową,

• profil mikrotwardości,

• efektywną głębokość warstwy,

• grubość warstwy związków,

• mikrostrukturę,

• wymiary,

• prostoliniowość wału,

• okrągłość trzpienia,

• płaskość gniazda,

• chropowatość,

• obecność pęknięć,

• szczelność zaworu,

• parametry pracy pompy,

• odporność korozyjną na próbce.

Przy odpowiedzialnych elementach warto zastosować próbkę kontrolną wykonaną z tego samego gatunku i poddaną takiej samej obróbce cieplnej. Umożliwia wykonanie przekroju bez niszczenia gotowej części.

Szerzej opisujemy to w materiale: kontrola jakości po azotowaniu – twardość, warstwa i efekt obróbki.

Jak przygotować zapytanie o azotowanie części pompy lub zaworu?

W zapytaniu warto podać:

• nazwę i funkcję elementu,

• dokładny gatunek stali,

• stan obróbki cieplnej,

• twardość rdzenia,

• wymiary i masę,

• liczbę sztuk,

• rysunek z tolerancjami,

• powierzchnie przeznaczone do azotowania,

• miejsca wymagające zabezpieczenia,

• wymagania dotyczące twardości,

• głębokość warstwy,

• dopuszczalną warstwę związków,

• chropowatość,

• rodzaj współpracującego uszczelnienia,

• opis medium,

• temperaturę i ciśnienie pracy,

• główny mechanizm zużycia,

• historię wcześniejszych napraw.

Jeżeli nie znasz parametrów warstwy, dołącz zużytą część albo zdjęcia uszkodzeń. Informacja o charakterze rys, wżerów, odkształceń i osadów może pomóc w rozpoznaniu mechanizmu awarii.

Najczęstsze błędy przy azotowaniu zaworów i części pomp

Do najczęstszych błędów należą:

• dobór procesu bez znajomości gatunku stali,

• pominięcie składu i temperatury medium,

• założenie, że każde azotowanie poprawia odporność korozyjną,

• azotowanie miękkiego rdzenia,

• brak kontroli temperatury wcześniejszego odpuszczania,

• dążenie wyłącznie do maksymalnej twardości,

• nieuwzględnienie przyrostu wymiaru,

• brak analizy całej pary ciernej,

• pozostawienie uszkodzeń i pęknięć,

• nadmierne szlifowanie po procesie,

• brak kontroli chropowatości,

• pominięcie wpływu powierzchni na uszczelnienie,

• próba rozwiązania azotowaniem problemu kawitacji,

• brak próby odporności korozyjnej dla agresywnego medium.

Podsumowanie: kiedy warto azotować zawory, gniazda i elementy pomp?

Azotowanie warto rozważyć, gdy głównym problemem jest zużycie powierzchniowe: ścieranie, zatarcie, powstawanie rys albo stopniowa utrata wymiaru. Proces może wydłużyć trwałość trzpieni, gniazd, grzybów, kul, tulei, wałów, tłoczków, rotorów i elementów pomp wyporowych.

Najważniejsze korzyści to:

• zwiększenie twardości powierzchni,

• ograniczenie ścierania,

• zmniejszenie ryzyka zatarcia,

• wolniejsza utrata wymiaru,

• dłuższe zachowanie geometrii gniazda,

• ograniczenie wzrostu luzów,

• możliwość zmniejszenia ryzyka nieszczelności wynikającej ze zużycia.

Najlepszy efekt uzyskuje się wtedy, gdy materiał, warstwa i wykończenie powierzchni zostaną dobrane do rzeczywistych warunków pracy.

Szczególnej uwagi wymagają stale nierdzewne. Niskotemperaturowe azotowanie może wyraźnie zwiększyć ich twardość i odporność na zużycie, ale niewłaściwe parametry mogą pogorszyć odporność korozyjną. W instalacjach chemicznych, morskich, spożywczych i farmaceutycznych proces powinien zostać zakwalifikowany dla konkretnego gatunku oraz medium.

Potrzebujesz dobrać azotowanie do trzpienia, gniazda, wału, tulei, tłoczka albo rotora? Prześlij gatunek materiału, rysunek, tolerancje oraz opis warunków pracy. Dane firmy znajdziesz na stronie kontakt – azotowanie plazmowe Warszawa.

Polecane artykuły

• Azotowanie stali 1.2344 i 1.2343. Jak zwiększyć trwałość narzędzi do pracy na gorąco?
• Azotowanie stali 42CrMo4. Jakich efektów można oczekiwać i do jakich części warto je stosować?
• Azotowanie elementów cienkościennych. Jak ograniczyć ryzyko odkształceń i utraty geometrii?
• Maskowanie powierzchni przed azotowaniem. Jak zabezpieczyć gwinty, otwory i miejsca pasowane?

FAQ – azotowanie zaworów i elementów pomp

Czy można azotować zawory ze stali nierdzewnej?

Tak, ale proces musi być dobrany do konkretnego gatunku. W przypadku stali austenitycznych często stosuje się niskotemperaturowe azotowanie, aby zwiększyć twardość bez nadmiernego wydzielania azotków chromu.

Czy azotowanie poprawia szczelność zaworu?

Nie uszczelnia zaworu bezpośrednio. Może jednak pomóc dłużej zachować geometrię gniazda, grzyba, kuli i prowadzenia trzpienia, ograniczając nieszczelności powstające wskutek zużycia.

Czy można azotować gniazdo zaworowe?

Tak, jeżeli materiał nadaje się do procesu, a warstwa zostanie dopasowana do nacisku, medium i materiału elementu zamykającego. Trzeba zachować geometrię oraz chropowatość powierzchni uszczelniającej.

Czy azotowanie zapobiega zatarciu trzpienia?

Może znacząco ograniczyć ryzyko zatarcia dzięki zwiększeniu twardości i zmianie właściwości powierzchni. Nadal konieczne są prawidłowy luz, prowadzenie, dobór pary materiałowej i ewentualne smarowanie.

Jakie części pomp najczęściej się azotuje?

Azotowaniu można poddawać wały, tuleje, tłoczki, nurniki, rotory, koła zębate, krzywki, czopy, prowadnice łopatek i inne części narażone na tarcie.