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Le valvole in ghisa sferoidale hanno resistenza strutturale e prestazioni di tenuta che sono influenzate dalla temperatura a temperature estreme, ma funzionano meglio della ghisa tradizionale. L’analisi specifica è la seguente:
1. Prestazioni alle basse temperature
In ambienti a bassa temperatura, la tenacità dei materiali metallici solitamente diminuisce e tendono a diventare fragili. La ghisa sferoidale generalmente offre prestazioni migliori della ghisa grigia per i seguenti motivi:
Mantenimento della tenacità: la ghisa sferoidale, grazie alla sua struttura sferica in grafite, mantiene tenacità e resistenza agli urti relativamente elevate anche a basse temperature. Al contrario, la ghisa grigia è più fragile alle basse temperature ed è soggetta a fessurazioni o rotture. La ghisa duttile ha una buona resistenza strutturale alle basse temperature e può resistere agli urti esterni e alle fluttuazioni di pressione comuni negli ambienti a bassa temperatura.
Prestazioni di tenuta: le basse temperature possono causare il restringimento dei materiali, in particolare del materiale delle guarnizioni. Se la superficie di tenuta della valvola è progettata correttamente e il materiale viene selezionato, le prestazioni di tenuta delle valvole in ghisa sferoidale possono comunque essere mantenute efficacemente a basse temperature. Ad esempio, le guarnizioni in gomma resistente alle basse temperature o altri materiali elastici possono garantire le prestazioni di tenuta delle valvole in ambienti a bassa temperatura. A basse temperature, la tenuta delle valvole può presentare difficoltà, ma le valvole in ghisa sferoidale possono garantire la loro affidabilità in ambienti freddi severi attraverso una progettazione ragionevole.
Resistenza ai terremoti: in ambienti a bassa temperatura, il sistema di tubazioni potrebbe congelarsi o congelarsi parzialmente, provocando fluttuazioni di pressione o shock improvvisi. La resistenza agli urti delle valvole in ghisa sferoidale consente loro di adattarsi meglio alle variazioni di pressione in questa situazione e di ridurre il rischio di incrinature o rotture.
2. Prestazioni alle alte temperature
L'impatto degli ambienti ad alta temperatura sui materiali delle valvole è più complicato. I metalli si espandono alle alte temperature e la resistenza e la durezza dei materiali potrebbero diminuire. Prestazioni della ghisa sferoidale alle alte temperature:
La resistenza alle alte temperature diminuisce: la resistenza della ghisa duttile diminuisce gradualmente con l'aumentare della temperatura, soprattutto quando supera i 300°C, la sua resistenza diminuirà in modo significativo. Ciò significa che a temperature estremamente elevate, la capacità di carico della pressione e la durata delle valvole in ghisa duttile possono essere compromesse ed è necessario prestare particolare attenzione alla progettazione e all'ambiente di utilizzo delle valvole. Ad esempio, in ambienti ad alta temperatura come il trasporto di petrolio e gas ad alta temperatura e le industrie metallurgiche, potrebbe essere necessario utilizzare altri materiali (come acciaio inossidabile o acciaio legato) per sostituire la ghisa duttile.
Dilatazione termica: il ferro duttile ha un certo coefficiente di dilatazione termica. A temperature elevate, la valvola potrebbe espandersi e compromettere l'adattamento tra le superfici di tenuta, con conseguente diminuzione delle prestazioni di tenuta. A temperature elevate, i materiali di tenuta della valvola (come guarnizioni in gomma, guarnizioni metalliche, ecc.) saranno influenzati dalle variazioni di temperatura. Se la tenuta non è progettata correttamente, potrebbero verificarsi perdite.
Fatica termica e cracking termico: in un ambiente con drastiche fluttuazioni di temperatura (come l'alternanza di alte e basse temperature), la ghisa duttile può essere influenzata dalla fatica termica, con conseguente cracking termico. Per migliorare le prestazioni alle alte temperature, sono solitamente necessari trattamenti termici o speciali processi di trattamento superficiale per aumentarne la resistenza alle fessurazioni termiche.
Degrado delle prestazioni di tenuta: le alte temperature possono causare rammollimento o invecchiamento dei materiali di tenuta della valvola, riducendo le prestazioni di tenuta. In particolare, in ambienti con vapore, gas o olio caldo ad alta temperatura, il tasso di invecchiamento delle guarnizioni delle valvole accelera. Pertanto, la scelta di materiali di tenuta adatti alle alte temperature (come guarnizioni metalliche, gomma resistente alle alte temperature, ecc.) è fondamentale per mantenere le prestazioni di tenuta.
3. Impatto globale:
Ottimizzazione della progettazione: al fine di garantire che le valvole in ghisa sferoidale possano mantenere la resistenza strutturale e le prestazioni di tenuta a temperature estreme, durante la progettazione vengono solitamente prese in considerazione la selezione di materiali speciali e l'ottimizzazione del processo. Ad esempio, l'aggiunta di anelli di tenuta resistenti alle alte temperature, la regolazione della struttura della sede della valvola, l'utilizzo di rivestimenti resistenti alla corrosione alle alte temperature, ecc., possono ridurre l'impatto negativo delle alte temperature.
Adattabilità al ciclo freddo/caldo: Valvole in ghisa sferoidale possono adattarsi meglio ai cambiamenti ambientali dell’alternanza di freddo/caldo, il che consente loro di funzionare bene in molte aree con cambiamenti climatici estremi. Tuttavia, a temperature estremamente alte o basse, sono comunque necessarie ulteriori scelte di progettazione e materiale in base alla situazione specifica per garantire l'affidabilità e la durata della valvola.
In ambienti con temperature estreme, le valvole in ghisa sferoidale possono mantenere buone prestazioni entro un certo intervallo, ma per scenari applicativi estremi di temperature molto elevate o molto basse, potrebbe essere necessaria un'ulteriore ottimizzazione del design o la selezione di altri materiali per garantire prestazioni ottimali.
