This thesis was written on behalf of SOMAS instruments AB. SOMAS develops, manufactures and markets valves. The mission was to reduce the wear between the disc edge and the seat in a butterfly valve that are used at high temperatures. This study investigated the possibility of using a surface treatment or coating that can reduce wear or if a new base material is better to use than the current steel 316 material. Possible materials, surface treatments and coatings were investigated and compared in a material study. In discussion with the company, four test pairs were chosen; • Steel 316 - Steel 316 • Steel 316 - Nitronic 60 • Nitronic 60 - Nitronic 60 • Steel 316 - Steel 316 with a surface coating of Tribaloy T-400 The wear behavior of the selected materials was investigated using a test rig at Karlstad University based on the method of block-on-ring. The machine spins a cylinder that corresponds to the seat against a block which in this case corresponds to the disc edge. The tests were carried out at room temperature, 250 ˚C and 500 ˚C. The cylinder was spinning at a speed of 100 rpm while the block pressed against with a load of 50 N. A profilometer, micro-hardness tester and scanning electron microscope (SEM) were used to investigate the wear. A comparison was made based on the volume of material removed from the blocks, the maximum wear depth of the blocks and the maximum wear depth of the cylinder. Wear mechanisms, chemical composition and hardness profiles were used to explain differences in results. The results were compared with the steel 316 to steel 316 solution. The Tribaloy T-400 showed good properties to reduce the wear at room temperature. Block made of Tribaloy T-400 showed no wear, instead steel from the cylinder had been adhered to the blocks. At higher temperatures, the amount of adhered material on the tribaloy T-400 increased, resulting in more wear at the surface of the cylinder than at room temperature. The wear on the cylinder was comparable to the wear of a steel cylinder that slid against a steel block. Nitronic 60 against nitronic 60 exhibited a significant reduction in wear compared with steel to steel at room temperature. At higher temperatures, nitronic 60 against nitronic 60 was the test pair that exhibited least wear. Nitronic 60 is recommended for further examination as a material in both the disc edge and the seat in a butterfly valve to be used at both room temperature and elevated temperatures. / Detta examensarbete skrevs på uppdrag från SOMAS instruments AB. SOMAS utvecklar, tillverkar och marknadsför ventiler. Uppdraget gick ut på att minska nötningen mellan spjällkanten och sätet i en vridspjällsventil som ska användas i höga temperaturer. Denna studie undersökte möjligheten det att använda en ytbehandling eller ytbeläggning som kan minska nötningen eller om ett nytt basmaterial är bättre att använda än det nuvarande materialet stål 316. Möjliga material, ytbehandlingar och ytbeläggningar undersöktes och jämfördes i en materialstudie. I diskussion tillsammans med företaget så valdes fyra stycken testpar; • stål 316 - stål 316 • stål 316 - nitronic 60 • nitronic 60 - nitronic 60 • stål 316 - stål 316 med en ytbeläggning av tribaloy T-400 Nötningsbeteendet hos de valda materialen undersöktes med hjälp av en testrigg på Karlstad universitet som bygger på metoden ”block-on-ring”. Maskinen snurrar en cylinder som motsvarar sätet mot ett block som i detta fall motsvarar spjällkanten. Testerna utfördes i rumstemperatur, 250 ˚C och 500 ˚C. Cylindern snurrade med en hastighet av 100 rpm medan blocket tryckte mot med en last på 50 N. En profilometer, mikrohårdhetstestare och svepelektronmikroskåp användes för att undersöka nötningen. En jämförelse gjordes baserad på volymen av det bortnötta materialet från blocken, maximala nötningsdjupet på blocken och maximala nötningsdjupet på cylindern. Slitagemekanismer, kemisk sammansättning och hårdhetsprofiler användes för att kunna förklara skillnader i resultaten. Resultaten jämfördes mot stål 316 mot stål 316. Tribaloy T-400 visade upp bra egenskaper för att kunna minska nötningen i rumstemperatur. Block gjorda av Tribaloy T-400 uppvisade ingen nötning, istället hade material från stål cylindern adderats på blocken. Vid högre temperaturer så ökade mängden adderat material på tribaloy T-400 vilket resulterade i att ytan på cylindern uppvisade mer nötning än i rumstemperatur. Nötningen på cylindern kunde jämföras med nötningen hos en stålcylinder som glidit mot ett stål block. Nitronic mot nitronic uppvisade vid rumstemperatur en stor minskning av nötning jämfört med stål mot stål. Vid högre temperatur var nitronic 60 mot nitronic 60 det test par som uppvisade minst nötning. Nitronic 60 rekommenderas för vidare undersökning som material i både spjällkanten och sätet i en vridspjällsventil som ska användas i både rumstemperatur och i höga temperaturer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-62586 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Lind, Sofia |
| Publisher | Karlstads universitet, Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap (from 2013) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0018 seconds