Обслуживание и ремонт запорной арматуры

Запорная арматура, позволяющая перекрывать прохождение потока среды в случае необходимости, устанавливается на любой трубопровод независимо от его вида и назначения.

По способу установки запорная арматура подразделяется на резьбовую, фланцевую и приварную

В бытовых трубопроводах чаще всего устанавливают резьбовую арматуру, в промышленных – фланцевую. Приварные устройства в последнее время практически не используются.

Детали арматуры любого типа в процессе эксплуатации изнашиваются, в результате чего изменяются их размеры и форма. Предельный износ влечет за собой отказ устройства. Для восстановления работоспособности требуется ремонт запорной арматуры.

Необходимость в последнем может возникнуть и вследствие внезапного отказа, вызванного заеданием подвижных сопряжений, заклиниванием затвора, поломкой деталей привода и т. п.

Виды износа запорной арматуры и пути его минимизации

Детали арматуры могут подвергаться различным видам изнашивания:

• Механическому
• Эрозионному
• Тепловому
• Химическому и др.

Механический износ арматуры – результат взаимного трения деталей, например, уплотнительных колец задвижек, шпинделя и ходовой гайки в их резьбовом соединении, валов в подшипниках скольжения и т. п. Степень изменения деталей зависит от числа циклов срабатывания арматуры, прочности и твердости металла, износостойкости трущихся поверхностей. Решающую роль в интенсивности механического износа могут играть окислительные процессы, происходящие в поверхностном слое металла (окислительное изнашивание), микрорезание абразивными частицами (абразивное изнашивание), схватывания металла и др.

Снизить механический износ деталей можно путем повышения твердости материала, из которого они изготовлены. Для этой цели применяются различные методы: поверхностная закалка токами высокой частоты, химико-термическая обработка (цементация), азотирование, диффузионное хромирование и др.

Для защиты от повреждений и коррозии резьбовые элементы запорной арматуры подвергают гальванизации или покрывают специальными антифрикционными материалами на основе твердых смазок.

Антифрикционные покрытия сегодня приобретают все большую популярность, так как, по сравнению с гальваническими, они более устойчивы к износу и продолжают действовать после многократных циклов монтажа-демонтажа арматуры.

В России антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) выпускаются под брендом MODENGY. Для резьбового крепежа запорной арматуры применяется линейка АТСП с добавлением политетрафторэтилена – MODENGY 1010, MODENGY 1011 и MODENGY 1014 (последнее покрытие содержит также дисульфид молибдена). Эти материалы позволяют защитить металл от коррозии и износа, стабилизировать коэффициент закручивания, избежать «закусывания» резьбы.

Покрытия успешно прошли испытания на химическую стойкость, поэтому могут эксплуатироваться в условиях агрессивных перекачиваемых сред.

Эрозионному изнашиванию подвергаются детали арматуры, осуществляющие дросселирование жидкости: плунжеры и седла регулирующих клапанов.

Различают щелевую и ударную эрозии, а также процесс кавитационого разрушения металла. При щелевой эрозии поверхности деталей размываются под действием струи влажного пара, проходящего с большой скоростью через щель между седлом и плунжером. При ударной эрозии материал разрушается из-за ударов капель воды о поверхность детали. При кавитационном режиме движения в потоке среды образуются пузырьки (пустоты). Схлопываясь, они создают местные гидравлические удары, которые разрушают металлические поверхности.

Снизить интенсивность эрозионного изнашивания можно, изменяя режимы работы арматуры и применяя эрозионно-стойкие материалы.

Тепловое изнашивание (старение) материала – результат изменения его структуры при нагревании. Старение наиболее характерно для резины – она теряет эластичность, становится хрупкой и ломкой. Сальниковая набивка под действием высокой температуры выгорает и твердеет.

Химическое изнашивание – не что иное как коррозия, которой подвергаются детали запорной арматуры под воздействием рабочих сред.

Коррозия может быть общей (по всей поверхности металла), щелевой, межкристаллитной, питтинговой (точечной). Наибольшую опасность представляет коррозионное растрескивание стали, возникающее при одновременном воздействии среды и механических напряжений.

Коррозионному растрескиванию сильнее всех подвержены стали и ее сплавы.

Снизить интенсивность химического износа можно, используя легированные стали, коррозионно-стойкие металлические и неметаллические покрытия. Некоторые из них – например, уже названные выше MODENGY – обладают очень высокими антикоррозионными свойствами и при этом просты в применении.

В отличие от пассивирования, электрохимической защиты и других процессов, требующих специализированного оборудования, работа с АСТП предполагает использование стандартных инструментов для окраски.

Особенности обслуживания и ремонта арматуры

В процессе эксплуатации запорной арматуры процессы изнашивания деталей происходят непрерывно, поэтому для своевременного обнаружения возможных неисправностей необходимо наблюдать за ее техническим состоянием.

Наиболее тщательного контроля требуют детали сальникового и ходового узлов, фланцевые или резьбовые соединения крышки с корпусом и корпуса с трубопроводом.

В отсутствие каких-либо проблем будет достаточно визуального осмотра деталей. В обязательном порядке проверяется легкость открывания и закрывания задвижек, кранов, вентилей.

Если в процессе работы арматуры наблюдались протечки или другие признаки ее неисправности, запорное устройство демонтируется для ремонта.

Нормативно-технической документацией предусмотрены текущий, средний и капитальный ремонт. Критериями разделения видов являются характер работ (возможность их выполнения без демонтажа арматуры) и их стоимость относительно цены нового изделия.

Текущий ремонт не требует снятия арматуры с трубопровода. Стоимость его выполнения не превышает 7 % от первоначальной цены устройства. В ходе текущего ремонта выполняется очистка арматуры, набивка сальника, подтяжка гаек, восстановление подвижности шпинделя и устранение других незначительных неисправностей.

Средний ремонт предназначен для восстановления работоспособности арматуры, стоимость работ при нем составляет от 7 до 23 % от цены изделия. При среднем ремонте проверяется техническое состояние всех узлов арматуры. Изделия разбираются без снятия с трубопровода или после демонтажа.

Все детали, особенно резьбовые элементы, очищаются от следов коррозии, накипи и иных загрязнений. Для этого целесообразно использовать специальный очиститель металла. Мелкие детали, поврежденные коррозией, прокладки, набивка сальника заменяются. Затем изделие собирается и испытывается на прочность, плотность металла и герметичность.

Капитальный ремонт включает в себя объем работ стоимостью до 75 % от цены нового изделия. Арматура демонтируется с трубопровода, промывается и направляется на ремонтный участок, где ее разбирают и диагностируют.

Разборка запорных устройств предполагает снятие крышки, извлечение маховика вместе со штоком (шпинделем) и запорным органом (клином, плашками, клапаном или пробкой).

При осмотре штока и запирающих поверхностей определяют характер ремонта. Клин, плашку у задвижек и клапан у вентиля осматривают через лупу, а седла, которые часто не видны – с помощью системы зеркал.

Ремонт позволяет выявить и устранить следующие неисправности запорной арматуры:

• Потеря герметичности из-за утечки среды между уплотнительными кольцами затвора и седла, седла и корпуса, шпинделем и набивкой сальника
• Задиры на шпинделе в зоне сальниковой набивки
• Защемление шпинделя в сальниковом узле
• Повреждение ходовой резьбы шпинделя и гайки
• Нерегулируемый расход среды в регулирующей арматуре
• Выход из строя крепежных деталей
• Поломка управляющих маховиков
• Сбои в работе привода
• Выход из строя сильфона в соответствующей арматуре

При обнаружении на уплотнительных поверхностях участков и раковин глубиной до 0,5 мм их шлифуют; износ глубиной до 0,1 мм ликвидируется в процессе взаимного перемещения детали и притира – плиты или оправки из мелкозернистого чугуна, поверхность которых покрыта абразивным материалом (наждачным, корундовым или кварцевым порошком, карбидом кремния или бора и пр.).

Многие притирочные работы производятся с помощью паст. Самая распространенная паста носит название места, в котором она была разработана – ГОИ (Государственный оптический институт). Основная составляющая данной пасты – окись хрома. Она тонким слоем наносится на очищенную сухую поверхность притираемой детали. После их взаимного перемещения с другой деталью или притиром слой пасты удаляется керосином и меняется на новый.

В зависимости от состава и характера содержащихся абразивных веществ различают грубую, среднюю и тонкую пасты. Последняя обычно завершает процесс притирки уплотнительных поверхностей арматуры.

При сильном износе поверхностей клина, плашек, клапана, пробки и корпуса их восстанавливают путем наплавления, а затем обрабатывают на станке. Сменные уплотнительные кольца в корпусе заменяют новыми.

В процессе ремонта предохранительных клапанов тщательно проверяют пружины. После разборки их промывают в керосине и осматривают. Детали с забоинами, рисками и вмятинами подлежат замене. На предмет выявления остаточной деформации, которой быть не должно, пружины трехкратно сжимают статической нагрузкой.

Предохранительные клапаны регулируют и испытывают воздухом на специальном стенде. Отрегулированный клапан при заданном давлении открывается, а при его снижении закрывается с хлопком.

После ремонта арматура испытывается на прочность и плотность опрессовкой.