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Das Ventil ist eine Art Gerät, das zum Steuern, Ändern oder Stoppen der beweglichen Komponenten von Strömungsrichtung, Druck und Abfluss im Rohrleitungssystem verwendet wird. Der Ventilkörper ist ein Hauptteil des Ventils. Er wird je nach Druckklasse in unterschiedlichen Herstellungsverfahren hergestellt, beispielsweise durch Gießen, Schmieden usw. Ventilkörper für Niederdruck werden normalerweise gegossen, während Ventilkörper für Mittel- und Hochdruck im Schmiedeverfahren hergestellt werden.

Die Materialien für den Ventilkörper
Die üblicherweise für Ventilkörper verwendeten Materialien sind: Gusseisen, Schmiedestahl, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Nickellegierungen, Kupfer, Titan, Kunststoff usw.

Kohlenstoffstahl
In der Öl- und Gasindustrie sind die am häufigsten verwendeten Materialien für Ventilkörper ASTM A216 (für Gussteile) und ASTM A105 (Schmiedeteile). Für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen werden ASTM A352 LCB/LCB für Gussteile und ASTM A350 LF2/LF3 für Schmiedeteile verwendet.

Edelstahl
Wenn höhere Anforderungen an Temperatur, Druck oder Korrosion gestellt werden, sind Edelstahlgehäuse erforderlich: ASTM A351 CF8 (SS304) und CF8M (SS316) für Gussgeräte und die verschiedenen ASTM A182 F304, F316, F321, F347 für geschmiedete Typen. Für bestimmte Anwendungen werden spezielle Materialqualitäten wie Duplex- und Superstähle (F51, F53, F55) und Nickellegierungen (Monel, Inconel, Incoloy, Hastelloy) für Ventilgehäuse verwendet.

Nichteisenmetalle
Für anspruchsvollere Anwendungen können zur Karosserieherstellung Nichteisenmetalle oder Legierungen wie Aluminium, Kupfer, Titanlegierungen und andere Kunststoff- und Keramiklegierungen verwendet werden.

Die Endverbindungen des Ventilkörpers
Ventilkörper können auf verschiedene Weise an andere mechanische Geräte und Rohre angeschlossen werden. Die wichtigsten Endtypen sind Flansch- und Stumpfschweißanschlüsse (für Geräte über 2 Zoll) sowie Muffenschweißanschlüsse oder Gewindeanschlüsse (NPT oder BSP) für Geräte mit kleinem Durchmesser.

Flanschventil
Flanschenden sind die am häufigsten verwendete Verbindungsform zwischen Ventilen und Rohrleitungen oder Geräten. Es handelt sich um eine lösbare Verbindung mit Flansch, Dichtung, Stehbolzen und Muttern als Dichtungsstruktur.

Gemäß der Spezifikation ASME B16.5 können Flanschverbindungen auf eine Vielzahl von Ventilen mit größerem Durchmesser und Nenndruckventilen angewendet werden, es gelten jedoch gewisse Einschränkungen hinsichtlich der Nutzungstemperatur. Unter Hochtemperaturbedingungen kriechen die Flanschverbindungsbolzen leicht und verursachen Leckagen. Generell wird empfohlen, Flanschverbindungen bei Temperaturen ≤ 350 °C zu verwenden.

Die Flanschfläche kann erhaben (RF), flach (FF), mit Ringverbindung, Nut und Feder sowie männlich und weiblich sein und in einer der verfügbaren Varianten (Standard, gezahnt oder glatt) ausgeführt sein.

Ventil mit Schweißenden
Schweißverbindungen zwischen Ventil und Rohrleitung können Stumpfschweißverbindungen (BW) und Muffenschweißverbindungen (SW) sein, die für Hochdruckleitungen verwendet werden (Muffenschweißen für kleinere Größen unter 2 Zoll und Stumpfschweißen für größere Durchmesser). Diese Schweißverbindungen sind teurer in der Ausführung als Flanschverbindungen, da sie mehr Arbeit erfordern, sind aber zuverlässiger und auf lange Sicht weniger anfällig für Leckagen.

Armaturen mit Muffenschweißenden ASME B16.11 oder Stumpfschweißenden ASME B16.25 werden mit dem Anschlussrohr verschweißt. Stumpfschweißverbindungen erfordern eine vollständige Verschweißung der abgeschrägten Enden der beiden zu verbindenden Teile, während Muffenschweißverbindungen durch Kehlnähte hergestellt werden.

Ventil mit Gewindeende
Dies ist eine einfache Verbindung und wird häufig für Niederdruck- oder kleine Ventile unter 2 Zoll verwendet. Das Ventil wird über ein konisches Gewindeende, das BSP oder NPT sein kann, mit dem Rohr verbunden. Gewindeverbindungen sind günstiger und einfacher zu installieren, da das Rohr einfach auf das Ventil geschraubt, mit Stehbolzen befestigt oder geschweißt wird, ohne dass Flansche erforderlich sind.

Ventile sind eine der Hauptquellen für Leckagen im Rohrleitungssystem der petrochemischen Industrie. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Ventile undicht sind. Die Leckageraten von Ventilen sind eigentlich der Dichtgrad des Ventils. Die Dichtleistung von Ventilen wird als die Dichtteile des Ventils bezeichnet, die verhindern, dass Medien austreten.

Die wichtigsten Dichtungsteile des Ventils sind: die Kontaktfläche zwischen den Öffnungs- und Schließteilen und dem Ventilsitz, die Passung von Packung und Schaft und Stopfbuchse sowie die Verbindung zwischen Ventilkörper und Ventildeckel. Ersteres gehört zu den internen Leckagen, die die Fähigkeit des Ventils, das Medium abzusperren, und den normalen Betrieb des Geräts direkt beeinträchtigen. Die letzten beiden sind externe Leckagen, d. h. Medienleckagen aus dem inneren Ventil. Die durch externe Leckagen verursachten Verluste und Umweltverschmutzungen sind oft schwerwiegender als die durch interne Leckagen verursachten. Ventilleckagen sind insbesondere bei hohen Temperaturen und Drücken sowie bei entflammbaren, explosiven, giftigen oder ätzenden Medien nicht zulässig. Daher muss das Ventil eine zuverlässige Dichtungsleistung bieten, um die Anforderungen seiner Einsatzbedingungen hinsichtlich Leckagen zu erfüllen. Derzeit gibt es weltweit fünf Arten von Klassifizierungsstandards für Ventildichtungen.

 

ISO 5208

Die Internationale Organisation für Normung ISO 5208 legt Untersuchungen und Tests fest, die ein Ventilhersteller durchführen muss, um die Integrität der Druckgrenze eines industriellen Metallventils festzustellen und den Grad der Ventilverschlussdichtheit und die strukturelle Eignung seines Verschlussmechanismus zu überprüfen.

In ISO 5208 sind 10 Leckageraten angegeben: A, AA, A, B, C, CC, D, E, EE, F, G, wobei Rate A die höchste Klasse darstellt. Es besteht eine lose definierte Entsprechung zwischen den Leckageraten-Akzeptanzwerten von API 598 und dem Leckagewert Rate A, wie er auf DN 50 angewendet wird, Rate CC-Flüssigkeit für Rückschlagventile mit anderen als metallischen Sitzen und für Rückschlagventile Rate EE-Gas und Rate G-Flüssigkeit. Rate A, B, C, D, F und G entsprechen den Werten in EN 12266-1.

API 598

Der Standard API 598 des American Petroleum Institute ist der am häufigsten verwendete Teststandard für amerikanische Standardventile. Er ist auf die folgenden API-Standardtests zur Dichtleistung von Ventilen anwendbar:

API 594 Rückschlagventile mit Flansch-, Laschen-, Wafer- und Stumpfschweißanschluss

API 599 Flansch-, Gewinde- und stumpfgeschweißte Metallkükenhähne

API 602 Stahlschieber und Rückschlagventile DN 00 und darunter für die Öl- und Erdgasindustrie

API 603 Flansch- und stumpfgeschweißte korrosionsbeständige Schieberventile mit verschraubter Abdeckung

API 608 Flansch-, Gewinde- und stumpfgeschweißte Metallkugelhähne

API 609 Doppelflansch-, Lug- und Wafer-Absperrklappen

MSS SP61

Der Drucktest MSS SP61 der American Association for Standardization of Manufacturers of Valves and Fittings für metallische Ventile legt die zulässigen Leckageanforderungen wie folgt fest:

(1) Besteht eine der Dichtflächen des Ventildichtsitzes aus Kunststoff oder Gummi, darf während der Dauer der Dichtheitsprüfung keine Undichtigkeit festgestellt werden.

(2) Die maximal zulässige Leckage auf jeder Seite im geschlossenen Zustand beträgt: Bei Flüssigkeit beträgt die Nennweite (DN) 0 pro mm, 0 pro Stunde,4 ml; Bei Gas beträgt die Nennweite (DN) 120 ml pro Stunde pro Millimeter.

(3) Die durch das Rückschlagventil zugelassene Leckage kann um das Vierfache erhöht werden.

Es ist zu beachten, dass MS SSP 61 häufig zur Prüfung von „vollständig geöffneten“ und „vollständig geschlossenen“ Stahlventilen verwendet wird, nicht jedoch für Regelventile. MSS SP61 wird normalerweise nicht zum Prüfen amerikanischer Standardventile verwendet.

ANSI／FCI 70-2

Für die Anforderungen an die Dichtungsqualität von Regelventilen gelten die amerikanischen nationalen Normen/Standards der American Instrument Association ANSI/FCI 70-2 (ASME B16).104). Bei der Konstruktion sollten metallisch-elastische Dichtungen oder Metalldichtungen entsprechend den Eigenschaften des Mediums und der Öffnungsfrequenz des Ventils ausgewählt werden. Ventil mit Metallsitz Die Siegelqualitäten sollten im Bestellvertrag festgelegt werden. Die Qualitäten I, Ⅱ und Ⅲ werden weniger häufig verwendet, wenn ein niedrigeres Niveau gefordert wird. Wählen Sie im Allgemeinen mindestens Ⅳ und V oder Ⅵ für höhere Anforderungen.

EN 12266—1

EN 12266-1, Prüfungen an Industriearmaturen, Teil 1, legt die Druckprüfungen, Prüfmethoden und Annahmekriterien fest – verbindliche Anforderungen. EN 12266-1 erfüllt die Anforderungen von ISO 5208 für die Dichtungsklassifizierung, es fehlen jedoch die Einstufungen AA, CC und EE. Die neue Ausgabe von ISO 5208 fügt sechs Stufen von AA, CC, E, EE, F und G hinzu und bietet Vergleiche mit mehreren Dichtungsstufen von API 598 und EN 12266.

 

Bei der technischen Konstruktion ist zu beachten, dass API 600-2001 (ISO 10434–1998) vorschreibt, dass die Dichtleistung des Ventils gemäß ISO 5208 geprüft wird, die Leckage in den Tabellen 17 und 18 jedoch API 598–1996 und nicht ISO 5208 entspricht. Wenn daher API 600 und sein Dichtleistungsteststandard API 598 für die technische Konstruktion ausgewählt werden, muss die Version des Standards klargestellt werden, um die Einheitlichkeit des Standardinhalts sicherzustellen.

Die relevanten Richtlinien der API 6D (ISO 14313) für Ventilleckagen lauten: „Ventile mit weichem Sitz und öldichtende Absperrventile dürfen ISO 5208 A (keine sichtbare Leckage) nicht überschreiten, Ventile mit metallischem Sitz dürfen ISO 5208(1993) D nicht überschreiten, sofern nicht anders angegeben.“ Hinweis in der Norm: „Für spezielle Anwendungen kann eine Leckage erforderlich sein, die geringer ist als ISO 5208(1993) Klasse D. Daher müssen im Auftragsvertrag Leckageanforderungen angegeben werden, die über der Norm liegen.

 

DBB (Double Block and Bleed Valve) und DIB (Double Isolation and Bleed Valve) sind zwei Arten häufig verwendeter Sitzdichtungsstrukturen für zapfengelagerte Kugelhähne. Gemäß API 6D ist der DBB-Kugelhahn ein Einzelventil mit zwei abgedichteten Hilfsventilen, deren geschlossene Stellung durch Entlüftung des Körperhohlraums zwischen den beiden Dichtungsflächen eine Druckabdichtung an beiden Enden des Ventils gewährleistet. Wenn die erste Dichtung leckt, dichtet die zweite nicht in die gleiche Richtung ab. Der DIB-Kugelhahn ist ein Einzelventil mit zwei Sitzflächen. Jeder dieser Dichtungssitze bietet in der geschlossenen Stellung eine einzelne Druckabdichtungsquelle, indem die Ventilkammer zwischen den Dichtungssitzen entleert wird.

 

Der Drucktest des DBB-Ventils:

Das Ventil wird teilweise geöffnet, damit der Versuchsfluss vollständig in die Ventilkammer eingeleitet wird. Anschließend wird das Ventil geschlossen, damit die Entlüftung des Ventilkörpers geöffnet wird und das überschüssige Medium aus der Testverbindung der Ventilkammer überlaufen kann. Von beiden Enden des Ventils sollte gleichzeitig Druck ausgeübt werden, um die Dichtheit des Ventilsitzes durch Überlaufen an der Testverbindung der Ventilkammer zu überwachen. Die folgende Abbildung zeigt ein typisches DBB-Kugelhahn Aufbau.

Wenn das Ventil geschlossen und der Testanschluss der Ventilkammer geöffnet ist und beide Enden des Ventils unter Druck stehen (oder separat unter Druck stehen), erkennt der Ventilkammeranschluss Leckagen von jedem Ende zur Ventilkammer. Theoretisch kann das DBB-Ventil keine positive doppelte Isolierung bieten, wenn nur eine Seite unter Druck steht. Das Ventil bietet keine positive doppelte Isolierung, wenn nur eine Seite unter Druck steht.

 

Der Drucktest von DIB-1（Zwei bidirektionale Dichtsitze）

Jeder Sitz muss in beide Richtungen getestet werden und das installierte Hohlraum-Druckentlastungsventil muss entfernt werden. Das Ventil muss halb geöffnet sein, sodass das Ventil und die Ventilkammer mit dem Testmedium befüllt werden, bis die Testflüssigkeit durch den Testanschluss der Ventilkammer austritt. Schließen Sie das Ventil, um ein Auslaufen der Kammer in Richtung des Testsitzes zu verhindern. Der Testdruck muss nacheinander auf jedes Ende des Ventils angewendet werden, um die Leckage jedes stromaufwärts gelegenen Sitzes separat zu testen und dann jeden Sitz als stromabwärts gelegenen Sitz zu testen. Öffnen Sie beide Enden des Ventils, um den Hohlraum mit Medium zu füllen, und setzen Sie es dann unter Druck, während Sie die Leckage jedes Sitzes an beiden Enden des Ventils beobachten.

Da der Druck im Hohlraum des DIB-1-Ventils nicht automatisch abgelassen werden kann, erhöht sich bei einer ungewöhnlich hohen Temperatur des Ventils das Volumen des Mediums im Ventilhohlraum entsprechend, wodurch der Druck im Hohlraum automatisch ansteigt. Wenn der Druck einen bestimmten Wert erreicht, wird dies sehr gefährlich. Daher muss im Hohlraum des DIB-1-Ventils ein Sicherheitsventil installiert werden.

 

Der Drucktest von DIB-2（Ein bidirektionaler und ein unidirektionaler Dichtsitz）

Einer der Sitze des DIB-2 Ventil kann Druck von der Kammer oder dem Ende des Ventils in jede Richtung ohne Leckage aushalten. Der andere Sitz kann nur Druck vom Ende des Ventils aushalten. Wenn das Ventil geschlossen und die Ventilkammer-Testschnittstelle geöffnet ist und beide Enden des Ventils unter Druck stehen (oder separat unter Druck stehen), kann die Ventilkammer-Testschnittstelle erkennen, ob von jedem Ende zur Ventilkammer Leckagen vorliegen. Beim Zweiwege-Sitztest sollten die Ventilkammer unter Druck gesetzt und das Ventil vorgeschaltet werden, um zu beobachten, ob das Ventil nachgeschaltet undicht ist.

Der Vorteil des Ventils ist der dichte Schutz des Ventils. Das nach dem Schließen des Ventils entstehende Medium gelangt niemals in die stromabwärts gelegene Rohrleitung. Gleichzeitig kann bei einem abnormalen Anstieg des Hohlraumdrucks automatisch eine Druckentlastung in den stromaufwärts gelegenen Bereich des Ventils erfolgen. Bitte beachten Sie die Anforderungen an die Einbaurichtung des Ventils. Die entgegengesetzte Richtung ist die gleiche wie bei DBB.

 

Sowohl DBB- als auch DIB-Ventile haben ihre einzigartige Anwendung und Medien sowie verschiedene Umweltherausforderungen, bei denen eine kritische Isolierung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass keine Leckagen auftreten, wie z. B. in den Bereichen LNG, Petrochemie, Übertragung und Speicherung, industrielle Erdgasprozesse, Hauptleitungs- und Verteilerventile in Flüssigkeitspipelines und Übertragungsleitungen für raffinierte Produkte.