Teile für Drosselventile aus Wolframkarbid

Produktbeschreibung*

Der Ventilschaft aus Wolframkarbid ist das entscheidende Bauteil, das das Handrad bzw. den Stellantrieb mit dem Ventilkegel verbindet. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Antriebskraft zu übertragen und so den Kegel zu bewegen, um das Spiel zwischen Kegel und Ventilsitz einzustellen. Dadurch wird der Flüssigkeitsdurchfluss gesteuert und der Systemdruck stabilisiert; er fungiert somit als „Kraftübertragungsbrücke“ des Drosselventils.

Diese Ventilspindeln arbeiten unter extremen Bedingungen auf Bohrplattformen und in Hochdruckpumpensystemen und sind hohem Druck, starker Erosion, vielfältigen Korrosionsformen und hohen Belastungen ausgesetzt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurden daher Ventilspindeln aus Wolframkarbid entwickelt. Sie sind so konstruiert, dass sie der Erosion durch sandhaltige Flüssigkeiten widerstehen und Verformungen oder Brüche verhindern.

Eigenschaften von Drosselventilteilen aus Wolframkarbid

Diese vorwiegend aus Wolframcarbid (gelegentlich in Verbundbauweise mit einer Hartmetall-Oberflächenschicht und einem legierten Stahlkern) gefertigten Schäfte erreichen durch die Anpassung des Verhältnisses von Hartmetall- zu Bindemittelphase ein optimales Verhältnis zwischen hoher Härte und Zähigkeit. Die Hartmetall-Oberflächenschicht weist eine Härte von HV 1400–2200 auf und übertrifft damit die von herkömmlichen Edelstahl- oder Keramikschäften deutlich.

Dies ermöglicht einen wirksamen Schutz vor Hochgeschwindigkeitserosion und mechanischem Verschleiß durch sandhaltige Flüssigkeiten (mit Quarzsand und Kies), wodurch die Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Schäften um das 3- bis 5-Fache verlängert wird. Dadurch reduziert sich die Austauschhäufigkeit erheblich, was wiederum die Arbeits- und Materialkosten senkt.

Die Materialeigenschaften ermöglichen präzises Schleifen und Polieren der Oberfläche. Dadurch wird sichergestellt, dass die Rundlaufgenauigkeit den Zeichnungsvorgaben entspricht und ein exakter Sitz von Ventilkegel und Buchse gewährleistet ist, wodurch Klemmen und Leckagen vermieden werden.

Hartmetall besitzt von Natur aus eine gute Korrosionsbeständigkeit. Für spezielle Betriebsbedingungen kann eine WC-Ni-Legierung eingesetzt werden, die wirksam gegen Korrosion durch saure Bohrflüssigkeiten oder Salznebel beständig ist. Dadurch wird der Wartungsaufwand minimiert und Anlagenstillstände aufgrund von Spindelbrüchen vermieden.

Spezifikation der Drosselventilteile aus Wolframkarbid

Material	Hartmetall auf Wolframcarbid-Kobalt-Basis (WC-Co). Korrosionsbeständige Sorten erhältlich.
Härte	HRA 87 – 92 (ca. HRC 70 – 80)
Signaldichte	Ca. 14 – 15 g/cm³
Kobaltgehalt	6 % – 12 % (anpassbar)
Verschleißschutz	50- bis 100-mal größer als Werkzeugstahlschäfte (z. B. AISI 4340)
Warmhärte	Härteerhalt > 85 % bei 500 °C
Toleranz	Gewährleistet durch Präzisionsschleifen. Strenge Toleranzen sind entscheidend für eine dichte Abdichtung und verhindern Leckagen und Blockierungen.
Oberflächenbearbeitung	Die ultra-glatte Oberfläche reduziert den Reibungsverschleiß, optimiert die Dichtungsleistung und verbessert die Beständigkeit gegen Ermüdung und Korrosion.
Größe	Vollständig an das jeweilige Ventilmodell und -design angepasst.

Typische Anwendung

Öl- und Gasbohr- und -förderindustrie

Weit verbreitet im gesamten Prozess der Öl- und Gasförderung, von der Bohrung über die Fertigstellung bis zur Produktion. Geeignet zur Durchfluss- und Druckregulierung in Drosselventilen zur Aufrechterhaltung der Bohrlochdruckstabilität; reguliert den Kohlenwasserstoffausstoß. Besonders geeignet für Förder- und Transportszenarien in sandigen, gasförmigen, wachsartigen und Schwerölquellen. Beständig gegen die Erosion durch Sandpartikel in der Bohrflüssigkeit und beständig gegen die hohen Temperaturen und Drücke (300–500 °C, 30–60 MPa) in tiefen und ultratiefen Bohrungen. Auch kompatibel mit korrosiven Medien, die H₂S und CO₂ enthalten, wodurch Risiken für die Bohrlochkontrolle und Produktionsausfälle durch Spindelbruch vermieden werden. Es ist die bevorzugte Kernkomponente für Drosselventile in der Öl- und Gasbohrindustrie.

Szenarien für Offshore-Ölplattformen

Speziell angepasst an die rauen Bedingungen der Offshore-Umgebung mit hohem Salzgehalt, hoher Luftfeuchtigkeit und starker Korrosion. Wird in Fluidsteuerungssystemen auf Offshore-Bohr- und Produktionsplattformen eingesetzt, vorwiegend zur Durchflussregulierung in Unterwasser-Öl- und Gastransportleitungen und zur Stabilisierung des Systemdrucks. Hält kontinuierlichen Vibrationen durch den Betrieb der Plattformausrüstung stand und gewährleistet eine stabile Spindelübertragung ohne Lockerung, wodurch Öl- und Gaslecks durch Spindelversagen verhindert werden. Kompatibel mit dem gesamten Prozess der Offshore-Hochtemperatur-Hochdruck-Bohrung und Kohlenwasserstoffgewinnung.

Szenarien in der chemischen Industrie

Spindeln aus WC-Ni-Legierung bieten wirksamen Schutz vor verschiedenen korrosiven Medien und verhindern Lochfraß und Rost. Dadurch werden Medienverluste durch Spindelverschleiß und -korrosion vermieden und eine sichere und stabile Produktion gewährleistet, die den Anforderungen des Dauerbetriebs in der chemischen Industrie gerecht wird.

Szenarien der Energiewirtschaft

Die Ventilschäfte zeichnen sich durch hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und Kriechfestigkeit aus und ermöglichen so eine präzise Regulierung von Dampfstrom und -druck für einen stabilen Betrieb der Kraftwerksanlagen. Sie sind zudem beständig gegen Erosion durch Hochtemperaturdampf, was die Lebensdauer verlängert und die Wartungsintervalle reduziert. Damit erfüllen sie die Anforderungen der Energiewirtschaft an hohe Zuverlässigkeit und geringe Ausfallraten.