Warum versagen die Käfige von Hochdruckregelventilen? Erosion, Kavitation und Verschleiß

Erweiterte Öffnungen, beschädigte Strömungskanäle und eine gerissene Führungsbohrung können einen Regelventilkäfig außer Betrieb setzen. Da diese Flächen unterschiedliche Funktionen erfüllen, wirkt sich die Beschädigung unterschiedlich auf das Ventil aus. Für Ersatzkäfige bietet die Kobaltlegierung 6 eine Kombination aus Beständigkeit gegen Erosion, abrasiven Verschleiß und Fressen an den Arbeitsflächen.

Wo sich die Käfige der Regelventile abnutzen

Die Kanten und Wände der Durchflussöffnungen sind dem gedrosselten Fluid ausgesetzt. Sand, Ablagerungen oder andere harte Partikel, die vom Fluid mitgeführt werden, können diese Oberflächen abtragen und erodieren, wodurch die Kanten abgerundet und die Öffnungen vergrößert werden. Ein hoher Druckabfall am Ventil kann hohe lokale Strömungsgeschwindigkeiten erzeugen und diese Schäden verstärken.

Bei Flüssigkeiten kann Kavitation zu Vertiefungen an den Käfigoberflächen führen. Dampfblasen bilden sich dort, wo der lokale Druck ausreichend abfällt, und kollabieren beim Wiederanstieg des Drucks. Wiederholtes Kollabieren nahe der Metalloberfläche trägt Material ab. Dies ist ein anderer Mechanismus als das Abtragen der Kanalwände durch Partikel.

Im Bereich der Führungsbohrung des Käfigs können sich im Gleitsitz verfangende Partikel zu abrasiven Kratzern verformen. Direkter Metallkontakt kann zudem zu adhäsivem Verschleiß und Fressen führen, wodurch Riefen und Materialabtrag entstehen. Diese Spuren treten an der beweglichen Passung und nicht ausschließlich im Bereich der Hochgeschwindigkeitsströmung auf.

Wie Käfigschäden die Ventilfunktion beeinflussen

Durch die Bewegung des Ventilkegels werden mehr oder weniger der Käfigöffnungen freigelegt, um den Durchfluss zu regulieren. Wenn Erosion die Öffnungen vergrößert oder deren Profil verändert, kann das Ventil bei gleicher Ventilkegelposition und gleichem Druckabfall einen anderen Durchfluss ermöglichen. Dieser Effekt ist besonders relevant, wenn Verschleiß die kleinen Öffnungen verändert, die bei geringem Ventilhub genutzt werden.

Verschleiß in der Führungsbohrung vergrößert das Spiel um den Ventilkegel, während tiefe Riefen oder Fressspuren die reibungslose Bewegung behindern können. Sobald die Kanalgeometrie oder die Führungsabmessungen außerhalb der vom Ventilhersteller vorgegebenen Betriebsgrenzen liegen, stellt der Austausch des Ventilkegels die spezifizierte Geometrie wieder her. Das Ersatzmaterial ist dann entscheidend, da dieselben Arbeitsflächen weiterhin dem Betriebsmedium und dem Gleitkontakt ausgesetzt sind.

Warum sollte man Kobaltlegierung 6 für einen Ersatzkäfig verwenden?

Die Kobaltlegierung 6 ist eine Kobalt-Chrom-Wolfram-Kohlenstoff-Legierung mit chromreichen Carbiden in einer kobaltreichen Matrix. Die Carbide tragen zur Beständigkeit gegen abrasiven Materialabtrag bei, während die Legierung zudem Fressen bei Metall-auf-Metall-Kontakt verhindert. Diese Kombination ist vorteilhaft für einen Käfig mit sowohl strömungsbeaufschlagten Oberflächen als auch einer Gleitführungsbohrung.

An den Öffnungen und den Wänden der Strömungskanäle trägt die Erosionsbeständigkeit dazu bei, den Materialverlust zu begrenzen und das bearbeitete Profil zu erhalten. An der Führungsbohrung trägt die Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß und Fressen dazu bei, die Gleitflächen zu schonen.

Maßgefertigte, massive COCRIX 6-Ventilkäfige von SYTOP

SYTOP fertigt massive Ventilkäfige aus COCRIX 6, der hauseigenen Kobaltlegierung 6, nach Zeichnungen, Maßvorgaben oder neuen, unbenutzten Mustern. Die kundenspezifische Anpassung umfasst die Kanalgeometrie, Innen- und Außendurchmesser sowie die Stirnflächenabmessungen. Die geometrischen Toleranzen und die Oberflächenbeschaffenheit entsprechen den vereinbarten Anforderungen.

Um einen Ersatzkäfig zu besprechen, senden Sie bitte die Zeichnung und die benötigte Menge. Falls keine Zeichnung verfügbar ist, geben Sie bitte die Maßvorgaben oder Details eines neuen, unbenutzten Musters an, damit SYTOP die Fertigungsanforderungen prüfen und ein Angebot erstellen kann.

E-Mail:sales@cocralloy.com| WhatsApp / WeChat:+86 130 0924 9727

Technische Referenzen

• Emerson: Handbuch für Regelventile

• Valmet: Flüssigkeitsströmung und Kavitation

• Flowserve: Multi-Z-Regelventile für verschmutzte Umgebungen

• Valmet: Verschleiß und Oberflächenleistung der Ventileinsätze

• Deloro: Datenblatt zur Co6-Legierung