Ghisa grigia Presenta una buona conduttività termica, il che significa che può trasferire il calore relativamente bene, aiutando a prevenire il surriscaldamento localizzato in sistemi ad alta temperatura. Tuttavia, il suo coefficiente di espansione termica è più elevato rispetto a materiali come l'acciaio o l'alluminio, il che significa che si espanderà e si contraggerà di più con le fluttuazioni della temperatura. Nei sistemi che subiscono frequenti cicli termici, come scambiatori di calore, valvole a vapore o tubazioni a fluido a caldo, questa espansione e contrazione possono introdurre sollecitazioni termiche. Se queste sollecitazioni non vengono gestite correttamente, possono portare a problemi come la deformazione o la distorsione dell'accessorio della valvola. In alcuni casi, le superfici di tenuta possono essere compromesse, influenzando l'integrità del sigillo e portando a perdite o inefficienza operativa. Nel tempo, questa ripetuta espansione e contrazione può degradare il materiale, specialmente se i gradienti termici all'interno della valvola causano riscaldamento irregolare.
Una delle sfide più critiche per la ghisa grigia nei sistemi con frequente ciclo termico è la sua fragilità, che è inerente a causa della presenza di scaglie di grafite all'interno del materiale. Mentre la grafite aiuta con la lavorabilità e lo smorzamento, indebolisce anche la resistenza del materiale alla propagazione del crack, in particolare sotto lo stress termico. La fatica termica può svilupparsi man mano che il materiale si espande e si contrae a temperature variabili, portando all'iniziazione e alla propagazione delle fessure, in particolare in regioni ad alto stress come il corpo della valvola, le aree della flangia o le articolazioni. Questi microcrack possono diventare più importanti nel tempo e alla fine portare a insufficienza catastrofica se non affrontate in anticipo.
Le modifiche alla progettazione possono ridurre significativamente gli effetti avversi del ciclo termico su accessori della valvola in ghisa grigia. Ad esempio, transizioni graduali nello spessore della parete tra sezioni spesse e sottili possono ridurre le concentrazioni di stress, che sono cause comuni di inizio della fessura. Inoltre, i progetti che incorporano spessori uniformi della parete possono prevenire la distorsione termica, poiché improvvisamente cambiamenti di spessore possono portare a un'espansione o una contrazione ineguale durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento. Inoltre, alcune tecniche di produzione, come il trattamento termico (ad es. Temperatura o ricottura), possono migliorare la tenacità e la resistenza del materiale al ciclo termico. Questi trattamenti alterano la microstruttura della ghisa, rendendola meno fragile e più resistente alle sollecitazioni causate da fluttuazioni termiche.
Il ciclo termico ripetuto può contribuire all'usura e al degrado del materiale negli accessori delle valvole, specialmente nelle aree che sono in costante contatto con altri componenti, come sedili valvole o superfici di tenuta. Poiché la ghisa grigia subisce l'espansione e la contrazione termiche, la sua superficie può sperimentare cracking microscopici e abrasione a causa dell'attrito ripetuto tra le parti in movimento. Ciò può compromettere l'efficacia della tenuta dei sedili della valvola o aumentare la velocità di usura di componenti come mandrini e boccetti, portando a maggiori esigenze di manutenzione e una riduzione della durata della valvola. Per mitigare questi effetti, possono essere applicati trattamenti superficiali come indurimento o rivestimento (ad es. Rivestimenti in ceramica, placcatura nichel o epossidico) per aumentare la resistenza all'usura delle superfici critiche esposte al ciclo termico.
La ghisa grigia, se esposta ad alte temperature e ambienti fluttuanti, può essere vulnerabile all'ossidazione (formazione di ruggine), specialmente nelle applicazioni che coinvolgono liquidi ad alto calore, vapore o sostanze chimiche aggressive. Il ciclo termico ripetuto può accelerare l'ossidazione sulla superficie, in particolare se l'accessorio della valvola è esposto a condizioni umide o corrosive. Nel tempo, ciò può portare al deterioramento del materiale, influenzando la sua integrità strutturale e funzionalità. Le valvole in ghisa grigio sottoposte a gas di vapore o di combustione ad alta temperatura possono sperimentare un degrado indotto dall'ossidazione, in cui lo strato superficiale del metallo diventa fragile e traballante, portando a una riduzione delle proprietà meccaniche e del fallimento prematuro. Per migliorare la resistenza alla corrosione, gli accessori delle valvole possono essere rivestiti o trattati con materiali come cromo, nichel o ceramica per proteggere la superficie dall'ossidazione e dalla corrosione in condizioni di ciclismo termico.
