1. Материалы и проблемы литья
Дефекты литья:
Усадка/пористость: Плохая усадка в процессе литья, приводящая к образованию отверстий или рыхлых участков внутри толстых частей корпуса клапана (например, шейки фланца и полостей корпуса клапана), что значительно ослабляет эффективную несущую площадь материала и становится точками концентрации напряжений и источниками трещин.
Поры: Во время плавления или заливки в металл попадают газы, образующие внутренние или поверхностные поры, которые также могут снижать прочность и вызывать трещины.
Шлаковые включения/включения: Неметаллические примеси попадают в отливку из-за загрязненного плавления или проблем с формой, образуя слабые участки.
Недостаточная холодная изоляция/заливка: Расплавленный металл не полностью слился или не заполнил форму, образуя несвязанную область, проходящую через или на поверхности, с крайне низкой прочностью.
Песчаные отверстия/промывка: Недостаточная прочность формовочного песка или неправильная конструкция системы заливки могут привести к попаданию песка в отливку, образуя отверстия.
Неудовлетворительный материал:
Плохая сфероидизация/снижение сфероидизации: Это уникальная проблема ковкого чугуна. Недостаточная или ухудшенная обработка сфероидизации (обычно с использованием магния или редкоземельных элементов) приводит к тому, что графит не образует идеальную сферическую форму, а появляется в виде хлопьев, червей или даже цветков. Хлопьевидный графит разрезает матрицу как лезвие, серьезно ухудшая прочность и вязкость материала, приближая его характеристики к серому чугуну, значительно увеличивая хрупкость и способствуя образованию трещин под нагрузкой.
Аномальная структура матрицы: Чрезмерное содержание перлита, избыток свободных карбидов (структура белого чугуна) или эвтектический фосфор значительно увеличивают хрупкость и снижают вязкость.
Отклонение химического состава: Неподходящий эквивалент углерода (слишком высокий или низкий), избыток вредных элементов (например, свинца, титана, мышьяка и др.), влияющих на эффект сфероидизации и свойства матрицы.
Неправильная термообработка:
Недостаточный отжиг для снятия напряжений: В процессе затвердевания и охлаждения отливок возникают значительные внутренние напряжения. Если последующий отжиг для снятия напряжений недостаточен или не соответствует стандартам, остаточные напряжения будут слишком высоки. При последующей обработке, монтаже или нагрузке остаточные напряжения вместе с внешней нагрузкой могут легко вызвать трещины в слабых местах.
Неподходящее нормализация/отжиг: Если проводится ненужная или нестандартная термообработка, это может привести к ухудшению структуры или появлению новых напряжений.
Внутренние микротрещины: Из-за таких факторов, как затрудненная усадка в процессе литья, внутри корпуса клапана могли образоваться мелкие термические трещины (горячие трещины), которые могут развиться в макроскопические трещины под воздействием последующих нагрузок.

Факторы монтажа и эксплуатации
Чрезмерные монтажные напряжения:
Несоосность трубопровода: Поверхность фланца, соединяющего трубопровод, сильно не параллельна или отклонение оси слишком велико, и болты затягиваются с усилием, вызывая большие крутящие или изгибающие напряжения в корпусе клапана.
Чрезмерное/неравномерное предварительное затягивание болтов: При установке чрезмерный момент затяжки или неправильная последовательность затягивания болтов могут вызвать чрезмерные локальные сжимающие напряжения или неравномерную нагрузку на фланец корпуса клапана, что приводит к деформации или даже трещинам.
Недостаточная опора: Опоры для крупных клапанов или длинных трубопроводных систем установлены неправильно, и клапаны несут дополнительный вес трубопровода или изгибающие моменты.
Неправильная эксплуатация и аномальные рабочие условия:
Перепрессовка/гидроудар: Давление в системе неожиданно превышает номинальное давление клапана; быстрое открытие и закрытие клапанов (особенно при закрытии) или внезапная остановка насоса могут вызвать гидроудар, приводящий к мгновенному ударному давлению, значительно превышающему рабочее давление. Гидроудар является одной из самых распространенных внешних причин разрушения корпуса клапана.
Температурные напряжения: Резкие изменения температуры системы (например, чередование горячих и холодных жидкостей, быстрое нагревание/охлаждение паровых систем) вызывают неравномерное расширение/сжатие различных частей корпуса клапана, что приводит к термическим напряжениям. Если в корпусе клапана есть остаточные напряжения или дефекты, это способствует образованию трещин. При низких температурах вязкость ковкого чугуна снижается, а хрупкость увеличивается (холодная хрупкость), что повышает риск хрупкого разрушения при низких напряжениях.
Частое открытие и закрытие или частичное открытие: Задвижки не подходят для длительного дросселирования (частично открытое состояние). При частичном открытии высокоскоростная жидкость может эродировать и вызывать вибрацию диска клапана и области downstream седла клапана, что может привести к локальному усталостному повреждению корпуса клапана.
Замерзание: Среда внутри клапана (например, вода) замерзает, вызывая сильное расширение объема, что приводит к разрыву корпуса клапана.
Внешние механические повреждения: Клапаны подвергаются ударам внешних сил во время транспортировки, хранения или эксплуатации.

Факторы окружающей среды
Коррозия:
Коррозионное растрескивание под напряжением: Под воздействием специфических коррозионных сред (например, сульфидов, сильных щелочей и определенных ионов) и растягивающих напряжений (рабочих + остаточных) может возникать хрупкое растрескивание даже при напряжениях значительно ниже предела текучести материала. Трещины часто имеют форму ветвящихся деревьев.
Электрохимическая коррозия/точечная коррозия: Локальная коррозия может значительно уменьшить эффективную толщину стенки корпуса клапана или образовать коррозионные ямки, становясь точками концентрации напряжений и вызывая или ускоряя образование трещин.
Графитизационная коррозия: При высоких температурах и давлениях в воде или паре ферритная матрица ковкого чугуна может избирательно корродировать, оставляя только графитовый скелет и значительно снижая прочность. Однако такая ситуация относительно редка для обычных задвижек.
Хрупкость при низких температурах: Как уже упоминалось, низкие температуры снижают ударную вязкость ковкого чугуна и увеличивают риск хрупкого разрушения.