Anwendungsbeispiele

Armaturenindustrie

Von Profis für Profis

Getreu unserem Leitbild „Wir schützen Produktwerte und verlängern Produktionszyklen, um Ressourcen zu schonen“ haben wir uns speziell auf die Industriezweige konzentriert, bei denen Verschleiß- und Korrosionsschutz besonders wichtig für die Anlagen- und Prozesssicherheit ist. Genau hier können wir unsere Qualität unter Beweis stellen, da bei extremen Einsatzbedingungen der ressourcenschonende Umgang von immer größerer Bedeutung sein wird. Seit über 28 Jahren sind wir dabei der Armaturenindustrie eng verbunden. 

 

Unserer Meinung nach gehört metallischen Dichtsystemen die Zukunft! Warum ist dies so? Zum einen werden die Anforderungen und Herausforderungen an moderne Kugelhähne immer höher und anspruchsvoller in Bezug auf Temperatur, Druck, Abrasion und Strömungsgeschwindigkeit. In diesen Bereichen stoßen weichdichtende Systeme immer schneller an ihre Grenzen. Bedingt durch diese Nachteile der weichdichtenden Systeme ist ein verändertes Kostendenken auf der Maintenance-Seite festzustellen in Form eines Total-Coast-Ansatzes. Dieser Ansatz führt zu einer ganzheitlichen wirtschaftlichen Betrachtungsweise von metallischen Dichtsystemen. 


Andererseits wird durch eine sinnvolle Standardisierung von metallischen Dichtsystemen ein so deutlicher Preisvorteil erzielt, dass metallische Dichtsysteme sehr stark in den Grenzbereich zu weichdichtenden Systemen stoßen. Diese Veränderungen sind deutlich am Markt erkennbar. 

 

 

Einsatzfelder von metallisch dichtenden Kugelhähnen 

  • Chemische Industrie
  • Öl und Gas fördernde Industrie
  • Petrochemische Industrie 
  • Lebensmittelindustrie 
  • Pharmaindustrie 
  • Energieindustrie 
  • Kunststoffindustrie 
  • Zement- und Kalkindustrie 

 

Anwendungsbeispiele

1. Druckverhältnisse

Ausgangssituation:
Druckverhältnisse > 600 bar

Herausforderungen:

  • Verformung der Kugel aufgrund des hohen Drucks
  • Regelmäßige Abplatzung der bisher eingesetzten Schicht aufgrund von aggressiven Medien und harten Sedimenten 
  • Materialgefüge des Grundwerkstoffes darf nicht beeinflusst werden 
  • Hoher Differenzdruck 

Einsatzgebiet:
Gas erzeugende Industrie 

KVT-Lösung:
Beschichtungsverfahren: Laser

Beschichtungswerkstoff: 

KVT 433®

Grundwerkstoff:
Chrom-Nickel-Stahl 

Kundennutzen:

  • Ein Laserauftragsschweißverfahren bietet eine hohe Haftzugfestigkeit im Verbund bei gleichzeitig fein dosierbarer, nur oberflächlicher und geringer thermischer Belastung des Grundmaterials. Der Grundwerkstoff bleibt mit allen mechanischen Werten erhalten und wird nur in der Schweißzone oberflächlich beeinflusst.
  • Als Beschichtungswerkstoff wählen wir eine partikelverstärktes Nickelhartlegierung = KVT 433. Diese Beschichtung auf Nickelbasis bietet ausreichend guten Schutz vor Abrasion und Korrosion. Sie besteht aus bis zu 60% feinen Wolframkarbiden, die in einer weicheren Nickelmatrix gehalten werden. Bei extremer Druckbelastung deformiert sich die Kugel, ohne Abplatzung der Beschichtung zu provozieren. Dies ist nur möglich durch die Elastizität der Beschichtung und die hervorragende Haftung, die ein Laserschweißverfahren mit sich bringt.
  • Als Grundmaterial wird ein hochfester Chrom-Nickel-Stahl gewählt. Dieser ist nur mit einigem Aufwand schweißbar, aber perfekt für die gegebenen Bedingungen. 
  • Die Oberfläche der Kugel wird hinsichtlich der Anforderung an die Dichtheit angepasst und genau definiert. Eine zu feine Oberfläche würde ein höheres Drehmoment bedeuten.  
  • Das Dichtsystem, bestehend aus Kugel und Ringen, die aufeinander eingeschliffen sind, wird zusätzlich mit einer reibungsreduzierenden DLC-Schicht belegt. 

2. Hitzebeständigkeit und Hochdruck

Ausgangssituation:
Hitzebereich bis 400 °C

Druckverhältnisse bis 420 bar

Einsatzgebiet:
Petrochemische Industrie

Herausforderungen:

  • Verformung der Kugel aufgrund des hohen Drucks
  • Regelmäßige Abplatzung der bisher eingesetzten Schicht aufgrund von aggressiven Medien und harten Sedimenten 
  • Materialgefüge des Grundwerkstoffes darf nicht beeinflusst werden 
  • Hoher Differenzdruck 


KVT-Lösung:

Beschichtungsverfahren: Laser

Beschichtungswerkstoff: KVT 433®

Grundwerkstoff: Chrom-Nickel-Stahl

Kundennutzen:

  • Ein Laserauftragsschweißverfahren bietet eine hohe Haftzugfestigkeit im Verbund bei gleichzeitig fein dosierbarer, nur oberflächlicher und geringer thermischer Belastung des Grundmaterials.
  • Als Beschichtungswerkstoff wählen wir eine partikelverstärkte Nickelhartlegierung KVT 433. Diese Beschichtung auf Edelstahlbasis bietet ausreichend guten Schutz vor Abrasion und Korrosion. Sie besteht aus bis zu 60% feinen Wolframkarbiden, die in einer weicheren Nickelmatrix gehalten werden. Bei extremer Druckbelastung deformiert sich die Kugel, ohne Abplatzung der Beschichtung zu provozieren. Dies ist nur möglich durch die Elastizität der Beschichtung und die hervorragende Haftung, die ein Laserschweißverfahren mit sich bringt.
  • Als Grundmaterial wird ein hochfester Chrom-Nickel-Stahl gewählt. Dieser ist nur mit einigem Aufwand schweißbar, aber perfekt für die gegebenen Bedingungen. 
  • Die Oberfläche der Kugel wird hinsichtlich der Anforderung an die Dichtheit angepasst und genau definiert. Eine zu feine Oberfläche würde ein höheres Drehmoment bedeuten.  
  • Das Dichtsystem, bestehend aus Kugel und Ringen, die aufeinander eingeschliffen sind, wird zusätzlich mit einer reibungsreduzierenden DLC-Schicht belegt.  

3. Temperaturwechsel

Ausgangssituation:

Temperaturwechsel von 150 bis 400 °C

Arbeitsdruck bis 300 bar

Medium: Etyhlenoxid

Zu kurze Standzeiten der Armatur

Einsatzgebiet:
Chemisch verarbeitende Industrie 

KVT-Lösung:

Beschichtungsverfahren: Spray-and-Fused-Verfahren

Beschichtungswerkstoff: KVT 462®

Grundwerkstoff: 1.4980

Kundennutzen:

  • Der hohe Druck führt zu extremen Drehmomenten beim Schalten der Systeme, daher wurde die Schaltwelle aus einem Stück konstruiert und gefertigt.  
  • Der Werkstoffauswahl wird besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Für die Kugel werden hochwarmfeste Werkstoffe aus dem Turbinen- und Kraftwerksbau verwendet.
  • Die Auswahl der Beschichtung unterliegt hier der technischen Machbarkeit. Die zu erwartenden Temperaturwechsel machen den Einsatz von den eigentlich chemisch beständigen keramischen Schichten unmöglich. Da sich unter Temperatureinfluss der Grundwerkstoff ausdehnt, würden keramische Schichten gesprengt.  
  • Als metallische Beschichtung wird KVT 462 eingesetzt. Diese eingeschmolzenen Beschichtungen auf Stellitbasis bestehen zu einem großen Anteil aus Kobalt.

4. Absolute Gasdichtheit bei hoher Schaltfrequenz

Ausgangssituation:

Temperatur: 200 °C

Druckverhältnisse: 10–80 bar

Medium: Lösungsmittel 

Über 80.000 Schaltungen bei absoluter Gasdichtheit

Einsatzgebiet:

Chemisch verarbeitende Industrie

KVT-Lösung:

Beschichtungsverfahren: Spray-and-Fused-Verfahren

Beschichtungswerkstoff: Schichtkombination KVT 404® und KVT 405®

Grundwerkstoff: Duplex-Edelstahl

Kundennutzen:

  • Die Kugel wird als massive zapfengelagerte Ausführung gestaltet, um die hohen Kräfte aufzufangen.   
  • Als Grundwerkstoff wird ein Duplex-Edelstahl ausgewählt, der über eine geeignete Festigkeit verfügt.
  • Um eine extrem lange Lebenszeit zu gewährleisten, wird eine Schichtkombination aus KVT 404 und KVT 405 gewählt. Beide eingeschmolzenen Nickelhartlegierungen sind als Laufpartner aufeinander abgestimmt. Durch ihren metallurgischen Verbund schützen diese vor Unterwanderung und bieten mit einem hohen Nickelanteil Schutz gegen Korrosion. 

5. Abrasives Medium

Ausgangssituation:

  • Medium ist aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit hochabrasiv.
  • Kugelhahn blockiert häufig aufgrund der Bestandteile im Medium.
  • Standzeit muss deutlich verlängert werden.


KVT-Lösung:

Beschichtungsverfahren: HVOF

Beschichtungswerkstoff: KVT 231® und KVT 433®

Grundwerkstoff: 1.4571

Kundennutzen:

  • Als Grundwerkstoff wird ein austenitischer Edelstahl 1.4571 mit guter chemischer Beständigkeit gewählt. 
  • Die Kugel erhält aus Kostengründen die Chromkarbidbeschichtung KVT 231®. Diese weist eine extrem hohe Härte von 900–1100 HV 0,3 auf und bietet ausreichend Schutz vor Abrasion und chemischem Angriff.
  • Für den Dichtring wird die Beschichtung KVT 433® im Spray-and-Fused-Verfahren gewählt, welche mit einem hohen Wolframkarbidanteil ausreichend Härte und die benötigte Kantenbeständigkeit aufweist. Diese eingeschmolzene Beschichtung ist zwar etwas teurer, bringt aber einen metallurgischen Verbund und eine Schichtstärke von 0,5 mm mit sich. Da die beschichtete Fläche am Dichtring relativ klein ist und nicht viel Material benötigt, zahlt sich diese Investition durch eine lange Lebensdauer schnell aus.

6. Schichtsystem

Ausgangssituation:

  • Beim Bau von Pipelines und Anlagen für den Transport und die Aufbereitung von Erdgas werden große Mengen an Kugelhähnen benötigt. Die im Gasstrom stehenden Armaturen unterliegen hoher Abrasion und chemischer Korrosion.  
  • Als Kundenvorgabe wird das Material 1.0566 TSTE und die Beschichtung Tungsten Carbide (Wolframkarbid) vorgegeben.
  • Zusätzlich zur vorgegebenen Schicht sollen die Bauteile einen Schutz vor chemischer Korrosion erhalten. 

Einsatzgebiet:
Gasindustrie, Pipelinebau, Gaswäsche und Aufbereitung

KVT-Lösung:

Beschichtungsverfahren: HVOF 

Beschichtungswerkstoff: KVT 175® und chemisch Nickel (NIP)

Grundwerkstoff: 1.0566

Kundennutzen:

  • Das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) bietet durch den Einsatz von geringer thermischer, aber hoher kinetischer Energie die richige Balance zwischen Haftfestigkeit der Beschichtung und geringer Belastung des Grundmaterials und ist auf allen gängigen Werkstoffen applizierbar. 
  • Als Beschichtungswerkstoff ist KVT 175®, eine Wolframkarbid-Beschichtung mit einem Wolframkarbid-Anteil von 86%, vorgegeben. Diese Schicht weist eine sehr hohe Verschleißbeständigkeit, eine Schichthärte bis 1400 HV 0,3, eine Schichtstärke von 0,15–0,2 mm und eine Porosität von unter 0,5% auf. Gleichzeitig ist die Beschichtung beständig gegen Säuren und Laugen sowie korrosive Gase.
  • Vor der Beschichtung mit KVT 175® werden die vorbereiteten Bauteile aus schwarzem Stahl mittels Galvanisieren mit chemisch Nickel belegt und somit umfassend gegen chemische Korrosion geschützt. Auf der galvanischen Schutzschicht wird dann die Hartschicht appliziert. Die Materialkosten für die Dichtsysteme sinken erheblich.  
  • Dieses System, bestehend aus einer Kombination von Schichten, stellt eine der günstigsten, aber leistungsfähigsten Möglichkeiten dar, um vollwertige, metallisch dichtende Kugeldichtsysteme herzustellen.   

7. Cladding

Ausgangssituation:

  • Für die Chemieindustrie werden Armaturen aus Inconel benötigt. 
  • Bei einer Baugröße von NW 200 und einer Komplettanfertigung der Gehäuse aus Inconel wären die Armaturen extrem teuer. 
  • Das Medium enthält natürliche Sedimente. Diese wirken durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit abrasiv. Zudem enthält das Medium chemisch aggressive Bestandteile, die auch normale Edelstähle angreifen würden.
  • Die Baugruppen sind im hohen Maße sicherheitsrelevant und dürfen auf keinen Fall komplett ausfallen. 


KVT-Lösung:
Beschichtungsverfahren: Laser, Spray and Fused

Beschichtungswerkstoff: KVT 401® / 404® / KVT 433®

Grundwerkstoff: 1.4462

  • Die Gehäuse werden innen an allen vom Medium berührten Stellen im Laserverfahren ausgekleidet. Sitzbereiche für Abdichtungen und Dichtringe werden mittels Drehen mit Toleranzen von wenigen Hundertsteln Millimetern auf Maß gebracht.

Kundennutzen:

  • Durch die Inconel-Auskleidung (KVT 401) der Gehäuse wird der Einsatz von teurem Vollmaterial unnötig. Die Herstellungskosten für das Gehäuse sinken somit um mehr als 50%. Das Material wird nur oberflächlich thermisch belastet und behält seine volle mechanische Leistungsfähigkeit.  
  • Durch den Einsatz des Laserverfahrens entsteht ein fester metallurgischer Verbund zwischen Grundmaterial und der Schutzschicht aus Inconel. Die Gefahr einer Unterkorrosion und das daraus resultierende Risiko von Abplatzungen sind somit gebannt.
  • Die Kombination der Hartalloybeschichtungen KVT 404 / 433 ist für den Einsatz in vielen Medien seit mehr als 3 Jahrzehnten tausendfach erprobt und bietet die längsten in der Branche bekannten Standzeiten. Durch einen hohen Nickelanteil bieten diese Beschichtungen einen sehr guten Schutz gegen chemische Korrosion. Das Spray-and-Fused-Verfahren liefert ein annähernd porenfreies Schichtergebnis und schließt ein Unterwandern der Beschichtung durch den metallurgischen Verbund nahezu komplett aus.   

Ihr Nutzen

Was uns auszeichnet

Wann immer es um Abrasion, hohe Temperaturen, hohe Drücke, hohe Zyklenzahlen und hohe Strömungsge-
schwindigkeiten geht, sind wir mit absoluter Sicherheit der richtige Ansprechpartner für Sie.

Mehr Details