Szare żeliwo Wykazuje dobrą przewodność cieplną, co oznacza, że może stosunkowo dobrze przenosić ciepło, pomagając zapobiegać zlokalizowanemu przegrzaniu w systemach o wysokiej temperaturze. Jednak jego współczynnik rozszerzalności cieplnej jest wyższy w porównaniu z materiałami takimi jak stal lub aluminium, co oznacza, że rozszerzy się i kurczy z wahaniami temperatury. W systemach, które podlegają częste cyklicznemu cyklowaniu termicznym, takie jak wymienniki ciepła, zawory parowe lub rurociąg z gorącym płynem, ten rozszerzenie i skurcz mogą wprowadzać naprężenia termiczne. Jeśli naprężenia te nie są poprawnie zarządzane, mogą prowadzić do takich problemów, jak deformacja lub zniekształcenie akcesorium zaworu. W niektórych przypadkach powierzchnie uszczelniające mogą zostać zagrożone, wpływając na integralność uszczelnienia i prowadząc do wycieków lub nieefektywności operacyjnej. Z czasem ta wielokrotna ekspansja i skurcz mogą degradować materiał, szczególnie jeśli gradienty cieplne w zaworze powodują nierówne ogrzewanie.
Jednym z najważniejszych wyzwań dla szarego żeliwa w systemach o częstym cyklu termicznym jest jego kruchość, co jest nieodłącznie związane z obecnością płatków grafitowych w materiale. Podczas gdy grafit pomaga w maszynowości i tłumieniu, osłabia również odporność materiału na propagację pęknięć, szczególnie przy naprężeniu termicznym. Zmęczenie termiczne może się rozwijać, gdy materiał się rozszerza i kurczy się w różnych temperaturach, co prowadzi do inicjacji i propagacji pęknięć, szczególnie w obszarach wysokiej stresu, takich jak korpus zaworu, obszary kołnierza lub stawy. Te mikrokracki mogą z czasem stać się bardziej widoczne i ostatecznie prowadzić do katastrofalnej awarii, jeśli nie zostaną wcześnie rozwiązane.
Modyfikacje projektowe mogą znacznie zmniejszyć negatywne skutki cyklu termicznego na szare akcesoria zaworów z żeliwa. Na przykład stopniowe przejścia grubości ściany między grubymi i cienkimi skrawkami mogą zmniejszyć stężenie naprężeń, które są powszechnymi przyczynami inicjacji pęknięcia. Ponadto projekty zawierające jednolite grubości ściany mogą zapobiegać zniekształceniom termicznym, ponieważ nagłe zmiany grubości mogą prowadzić do nierównego rozszerzenia lub skurczu podczas cykli ogrzewania i chłodzenia. Ponadto niektóre techniki produkcyjne, takie jak obróbka cieplna (np. Temperowanie lub wyżarzanie), mogą poprawić wytrzymałość materiału i odporność na cykle termiczne. Te obróbki zmieniają mikrostrukturę żeliwa, dzięki czemu jest mniej krucha i bardziej odporna na naprężenia spowodowane fluktuacjami termicznymi.
Powtarzające się cykl termiczny może przyczynić się do zużycia i degradacji materiałów w akcesoriach zaworów, szczególnie w obszarach, które są w stałym kontakcie z innymi komponentami, takimi jak siedzenia zaworowe lub powierzchnie uszczelniające. Gdy szare żeliwo odlega rozszerzeniem cieplnym i skurczu, jego powierzchnia może odczuwać mikroskopowe pękanie i ścieranie z powodu powtarzającego się tarcia między ruchomymi częściami. Może to zagrozić skuteczności uszczelnienia siedzeń zaworów lub zwiększyć szybkość zużycia komponentów takich jak wrzeciona i maski, co prowadzi do wyższych potrzeb konserwacyjnych i zmniejszenia żywotności serwisowej zaworu. Aby złagodzić te efekty, można zastosować zabiegi powierzchniowe, takie jak hartowanie lub powłoka (np. Powłoki ceramiczne, splatanie niklu lub powłoki epoksydowe) w celu zwiększenia odporności na zużycie krytycznych powierzchni narażonych na cykliczne cykliczne.
Szary żeliwo, narażone na wysokie temperatury i środowiska wahań, może być podatne na utlenianie (tworzenie rdzy), szczególnie w zastosowaniach obejmujących płyny o wysokim ogrzewaniu, pary lub agresywne chemikalia. Powtarzane cykl termiczny może przyspieszyć utlenianie na powierzchni, szczególnie jeśli akcesorium zaworu jest narażone na wilgotne lub żrące warunki. Z czasem może to prowadzić do pogorszenia materiału, wpływając na jego integralność strukturalną i funkcjonalność. Szary zawory żelazne poddane wysokotemperaturowym gazom parowym lub spalinowym mogą doświadczyć degradacji indukowanej utlenianiem, gdzie warstwa powierzchniowa metalu staje się krucha i łuszcza, co prowadzi do zmniejszonych właściwości mechanicznych i przedwczesnej awarii. W celu zwiększenia odporności na korozję akcesoria zaworów mogą być pokryte lub obróbce materiałami takimi jak chrom, nikiel lub ceramiczna w celu ochrony powierzchni przed utlenianiem i korozją w warunkach cyklicznych termicznych.
