Zawory iglicowe ze stali nierdzewnej z gwintem zewnętrznym, jako podstawowe elementy układów kontroli cieczy przemysłowych, ich racjonalny dobór wpływa bezpośrednio na stabilność i bezpieczeństwo pracy układu. W scenariuszach-precyzyjnego sterowania, np. w przemyśle petrochemicznym, energetycznym i medycznym, zawory te muszą spełniać wiele wymagań, w tym odporność na ciśnienie, odporność na korozję i precyzyjną regulację. W tym artykule, w oparciu o praktykę inżynieryjną i standardy branżowe, w sposób systematyczny uporządkowano osiem podstawowych elementów stosowanych przy wyborze zaworów iglicowych z gwintem zewnętrznym ze stali nierdzewnej.
I. Zgodność charakterystyki mediów
1.1 Reakcja na środowisko żrące
W warunkach silnie korozyjnych, takich jak kwas solny i kwas siarkowy, należy preferować korpusy zaworów ze stali nierdzewnej 316L lub stali duplex. Na przykład w instalacji transportu 20% kwasu solnego pewnego przedsiębiorstwa chemicznego zastosowano zawór iglicowy ze stali nierdzewnej 316L z pierścieniem uszczelniającym z PTFE. Po 2000 godzinach ciągłego testowania pracy, wyciek z gniazda zaworu był zawsze mniejszy niż 0,1 ml/min. W przypadku mediów zawierających jony chlorkowe należy zwrócić szczególną uwagę na ryzyko korozji wżerowej. Zaleca się wybór stali nierdzewnej o ultra-niskiej zawartości węgla lub stali stopowej z dodatkiem molibdenu.
1.2 Postępowanie z mediami zawierającymi cząstki
Gdy medium zawiera cząstki stałe, należy wybrać ceramiczne rdzenie zaworów lub powierzchnie uszczelniające z twardego stopu. W procesie przeróbki minerałów w pewnym przedsiębiorstwie górniczym zastosowano zawór iglicowy z rdzeniem z ceramiki cyrkonowej. Pod warunkiem wielkości cząstek mniejszej lub równej 0,5 mm, stopień zużycia gniazda zaworu został zmniejszony o 82% w porównaniu ze zwykłym rdzeniem zaworu ze stali nierdzewnej, a żywotność została wydłużona do 18 miesięcy.
1.3 Ochrona mediów o niskiej-temperaturze
W bardzo-bardzo niskich temperaturach poniżej -70 stopni należy zastosować konstrukcję pokrywy zaworu z długą szyjką. W pewnym projekcie stacji odbiorczej LNG zastosowano zawór iglicowy z wydłużoną pokrywą zaworu, skutecznie zapobiegający przedostawaniu się zimnej energii do części uszczelniającej trzpień zaworu. Po teście ciekłego azotu w temperaturze -196 stopni nie stwierdzono zakleszczenia lodu na uszczelnieniu trzpienia zaworu.
II. Zasada dopasowania poziomu ciśnienia
2.1 Definicja zakresu ciśnienia
Zgodnie z normą ASME B16.34, stopnie ciśnienia zaworów iglicowych ze stali nierdzewnej z gwintem zewnętrznym obejmują zakres od PN2.5 do PN32MPa. W teście ultrawysokiego ciśnienia 70 MPa w jednostce rafineryjnej zawór iglicowy z połączeniem tulejowym wykonał 5000 cykli otwierania i zamykania, a głębokość wcięcia powierzchni uszczelniającej była mniejsza lub równa 0,02 mm, co spełniało normę zerowego wycieku.
2.2 Wybór metody połączenia
Połączenie gwintowane:nadaje się do systemów niskociśnieniowych o małej średnicy-o średnicy DN mniejszej lub równej 25. Podczas montażu należy użyć surowej taśmy PTFE do uszczelnienia, a moment obrotowy powinien być kontrolowany na poziomie 80% - 90% określonej wartości.
Połączenie tulejkowe:dobrze sprawdza się w systemach średnio- i wysoko-ciśnieniowych o średnicy DN15 - DN50. W pewnym projekcie elektrowni jądrowej zastosowano zawór iglicowy o konstrukcji z podwójną tuleją. Po teście na rozerwanie przy 1,5-krotnym ciśnieniu znamionowym, pierścień tulejowy nie uległ przemieszczeniu osiowemu.
Połączenie spawane:zalecany do instalacji wysoko-ciśnieniowych o DN większym lub równym 50. Należy upewnić się, że kąt rowka spawalniczego jest zgodny z normą GB/T 985.1, a po spawaniu należy przeprowadzić 100% badania radiograficzne.
III. Projekt adaptacji temperatury
3.1 Postępowanie w warunkach wysokiej-temperatury
W środowiskach o wysokiej-temperaturze do mniejszej lub równej 570 stopni należy wybrać metalowe konstrukcje z twardym uszczelnieniem. W głównym układzie parowym pewnej elektrowni cieplnej zastosowano zawór iglicowy z korpusem ze stali stopowej 12Cr1MoV i powierzchnią uszczelniającą ze stopu Stellit. Po teście działania w-temperaturze działania w wysokiej temperaturze 540 stopni współczynnik rozszerzalności cieplnej był dobrze dopasowany, a stopień zakleszczenia trzpienia zaworu był mniejszy niż 0,3%.
3.2 Wybór materiału na warunki-niskiej temperatury
Dla warunków poniżej -70 stopni należy wybrać austenityczną stal nierdzewną lub stopy na bazie niklu. W układzie hydraulicznym pewnego polarnego statku badawczego zastosowano zawór iglicowy z korpusem ze stopu Inconel 718. W temperaturze -85 stopni granica plastyczności była większa lub równa 1030 MPa, spełniając wymagania operacji polarnych.
IV. Charakterystyka kontroli przepływu
4.1 Wymagania dotyczące przepisów precyzyjnych
W przypadku systemów, w których wymagana dokładność kontroli przepływu jest mniejsza lub równa ±1%, należy wybrać regulacyjne zawory iglicowe w kształcie litery V-. W systemie dystrybucji gazu pewnego przedsiębiorstwa produkującego półprzewodniki zastosowano regulujący zawór iglicowy z przekładnią ślimakową, uzyskując regulację liniową od 0,5 l/min do 5 l/min, z powtarzalną dokładnością pozycjonowania 0,05 mm.
4.2 Aplikacje szybkiego otwierania i zamykania
W scenariuszach-odcięcia awaryjnego należy skonfigurować siłowniki pneumatyczne lub elektryczne. System bezpieczeństwa pewnego chemicznego parku przemysłowego wykorzystuje pneumatyczne zawory iglicowe ze sprężyną-powrotną o czasie reakcji mniejszym lub równym 0,3 sekundy, spełniającym wymagania poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa SIL3.
V. Optymalizacja konstrukcji uszczelniającej
5.1 Dobór miękkich materiałów uszczelniających
Politetrafluoroetylen (PTFE):Nadaje się do konwencjonalnych warunków pracy w zakresie od -20 stopni do +200 stopni. W systemie czyszczenia CIP w pewnym przedsiębiorstwie zajmującym się przetwórstwem żywności zastosowano zawory iglicowe uszczelnione PTFE i po 500 dezynfekcji parą powierzchnia uszczelniająca nie wykazuje żadnych deformacji.
Perfluoroelastomer (FFKM):Dobrze radzi sobie z olejem-o wysokiej temperaturze do 260 stopni. W pewnym systemie smarowania lotniczego zastosowano uszczelnione zawory iglicowe FFKM-o stopniu sprężania mniejszym lub równym 8%. 5.2 Metalowa konstrukcja uszczelnienia W przypadku wysokiego-ciśnienia i wysokiej-temperatury zalecana jest konstrukcja uszczelniająca typu metal-do-metalu. Pewny zespół napędowy na parametry nadkrytyczne wykorzystuje stożkowy-twardo uszczelniony zawór iglicowy, a po próbie ciśnieniowej 42 MPa poziom wycieku spełnia wymagania klasy ANSI
norma VI.
6.1 Sterowanie kierunkiem instalacji
Należy koniecznie zwrócić uwagę, aby kierunek przepływu czynnika był zgodny ze strzałką na korpusie zaworu. Na pewnej stacji pomiarowej gazu ziemnego doszło do erozji rdzenia zaworu w wyniku odwrotnego montażu. Po zamontowaniu we właściwym kierunku żywotność została wydłużona z 3 miesięcy do 2 lat.
6.2 Punkty regularnej konserwacji
Szlifowanie powierzchni uszczelniającej:Szlifowanie lustrzane jest wymagane co 2000 godzin, przy chropowatości powierzchni Ra mniejszej lub równej 0,2 μm.
Wymiana opakowania:Uszczelnienie grafitowe należy wymieniać co 5000 godzin, a uszczelnienie PTFE co 3000 godzin.
Czyszczenie i konserwacja:Wnękę zaworu należy co miesiąc czyścić 95% alkoholem, aby zapobiec krystalizacji medium i zablokowaniu.
VII. Dostosowywanie aplikacji branżowych
7.1 Przemysł naftowy i gazowy
W przypadku operacji tłoczenia rurociągów na duże odległości-zalecane są-spawane zawory iglicowe o pełnym średnicy. W pewnym projekcie dotyczącym przesyłu gazu West-East zastosowano w pełni-spawane zawory iglicowe DN50, a po próbie ciśnieniowej 10 MPa korpus zaworu nie wykazuje żadnych odkształceń, a tłok pracuje płynnie.
7.2 Przemysł sprzętu medycznego
Systemy do dializy krwi wymagają zaworów igłowych ze stali-medycznej 316L o chropowatości powierzchni Ra mniejszej lub równej 0,4 μm. Pewien producent maszyn do dializy stosuje zawory iglicowe poddane polerowaniu elektrolitycznemu i po badaniu biokompatybilności spełniają one normę ISO 10993.
7.3 Energetyka jądrowa
Zawory iglicowe-klasy nuklearnej muszą spełniać normę RCC-M, a stabilność napromieniowania materiału korpusu zaworu jest większa lub równa 10^7Gy. W pewnym elektrowni jądrowej system rozpylania zabezpieczającego wykorzystuje zawory iglicowe ze stali nierdzewnej 304L, a po 40-letniej ocenie żywotności materiału, pogorszenie wydajności materiału w wyniku napromieniowania neutronami jest mniejsze lub równe 5%.
VIII. Drzewo decyzyjne wyboru
wybór Analiza medium:Określ parametry, takie jak korozyjność, temperatura i wielkość cząstek.
Obliczanie ciśnienia:Wybierz klasę PN w oparciu o maksymalne ciśnienie robocze systemu.
Weryfikacja temperatury:Dopasuj zakres temperatur roboczych korpusu zaworu/materiału uszczelniającego.
Zapotrzebowanie na przepływ:Określ, czy użyć zaworu regulacyjnego, czy-załączającego.
Metoda połączenia:Wybierz gwint, tulejkę lub spawanie w oparciu o średnicę rury i ciśnienie.
Standardy branżowe:Przestrzegaj specjalnych norm dla dziedzin takich jak ropa i gaz oraz energia jądrowa.
Ocena ekonomiczna:Optymalizuj koszty zakupów przy założeniu spełnienia wymagań wydajnościowych.
Wniosek
Wybór gwintowanych zaworów iglicowych ze stali nierdzewnej to systematyczny projekt, który wymaga wszechstronnego uwzględnienia charakterystyki medium, ciśnienia i temperatury, dokładności sterowania i innych podstawowych parametrów. Dzięki naukowej selekcji i standaryzowanej konserwacji pewne przedsiębiorstwo chemiczne zmniejszyło wskaźnik awaryjności zaworów ze średnio 12 razy w roku do 3 razy, bezpośrednio zmniejszając koszty konserwacji o 47%. Zaleca się, aby użytkownicy ustanowili system zarządzania pełnym cyklem życia zaworów, aby zapewnić zarządzanie w pętli zamkniętej, począwszy od wyboru i zakupu, aż po złomowanie i wymianę.