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La válvula es un tipo de dispositivo que se utiliza para controlar, cambiar o detener los componentes móviles de la dirección del flujo, la presión y la descarga en el sistema de tuberías. El cuerpo de la válvula es una parte principal de la válvula. Se fabrica mediante diferentes procesos de fabricación según la clase de presión, como fundición, forjado, etc. El cuerpo de válvula de baja presión generalmente se fabrica mientras que el cuerpo de válvula de presión media y alta se fabrica mediante el proceso de forjado.

Los materiales para el cuerpo de la válvula
Los materiales comúnmente utilizados para el cuerpo de la válvula son: hierro fundido, acero forjado, acero al carbono, acero inoxidable, aleaciones a base de níquel, cobre, titanio, plástico, etc.

Acero carbono
En la industria del petróleo y el gas, el material más utilizado para el cuerpo de la válvula es ASTM A216 (para fundición) y ASTM A105 (forjado). Para servicio a baja temperatura, se utilizan ASTM A352 LCB/LCB para cuerpos fundidos y ASTM A350 LF2/LF3 para cuerpos forjados.

Acero inoxidable
Cuando hay más requisitos de aumento de temperatura, presión o corrosión, se hacen necesarios cuerpos de acero inoxidable: ASTM A351 CF8 (SS304) y CF8M (SS316) para dispositivos fundidos, y los distintos ASTM A182 F304, F316, F321, F347 para tipos forjados. . Para aplicaciones específicas, se utilizan calidades de materiales especiales, como aceros dúplex y superacerados (F51, F53, F55) y aleaciones de níquel (Monel, Inconel, Incoloy, Hastelloy) para los cuerpos de válvulas.

No ferroso
Para aplicaciones más severas, se pueden utilizar materiales o aleaciones no ferrosos como aluminio, cobre, aleaciones de titanio y otros materiales plásticos y cerámicos que combinan aleaciones para la fabricación del cuerpo.

Las conexiones finales del cuerpo de la válvula
El cuerpo de la válvula se puede conectar a otros dispositivos mecánicos y tuberías de diferentes maneras. Los tipos de extremos principales son bridados y soldados a tope (para dispositivos de más de 2 pulgadas) y soldados por encaje o roscados/atornillados (NPT o BSP) para dispositivos de diámetro pequeño.

Válvula de extremo con brida
Los extremos con bridas son la forma de conexión más utilizada entre válvulas y tuberías o equipos. Es una conexión desmontable con brida, junta, pernos prisioneros y tuercas como un grupo de estructura de sellado.

Indicada por la especificación ASME B16.5, la conexión de brida se puede aplicar a una variedad de válvulas de mayor diámetro y válvulas de presión nominal, pero existen ciertas restricciones en la temperatura de uso, en condiciones de alta temperatura, debido a que los pernos de conexión de la brida son fáciles. Para evitar un fenómeno de fluencia y causar fugas, en términos generales, se recomienda utilizar la conexión de brida a una temperatura ≤350 ℃.

La cara de la brida puede ser elevada (RF), plana (FF), junta anular, machihembrada y macho y hembra y estar acabada en cualquiera de las variantes disponibles (stock, dentada o lisa).

Válvula de extremos para soldar
La conexión soldada entre la válvula y la tubería puede ser una conexión soldada a tope (BW) y una conexión soldada a tope (SW) utilizadas para tuberías de alta presión (soldadura a tope para tamaños más pequeños, por debajo de 2 pulgadas, y soldadura a tope para diámetros más grandes). Estas conexiones soldadas son más costosas de ejecutar que las uniones bridadas, ya que requieren más trabajo, pero son más confiables y menos propensas a sufrir fugas a largo plazo.

Las válvulas con casquillo para soldar ASME B16.11 o extremos soldados a tope ASME B16.25 se sueldan al tubo de conexión. Las conexiones soldadas a tope requieren una soldadura completa de los extremos biselados de las dos partes que se van a unir, mientras que las conexiones soldadas a encaje se realizan mediante soldaduras en ángulo.

Válvula de extremo roscado
Esta es una conexión simple y a menudo se usa para válvulas pequeñas o de baja presión de menos de 2 pulgadas. La válvula se conecta a la tubería mediante unos extremos de rosca cónicos, que pueden ser BSP o NPT. Las conexiones roscadas son más económicas y de fácil instalación, ya que el tubo se atornilla simplemente a la válvula, mediante espárragos o mediante operaciones de soldadura sin necesidad de bridas.

Las válvulas son una de las principales fuentes de fugas en el sistema de tuberías de la industria petroquímica, por lo que es fundamental que se produzcan fugas en las válvulas. Las tasas de fuga de la válvula son en realidad el nivel de sellado de la válvula; el rendimiento del sellado de la válvula se conoce como las piezas de sellado de la válvula para evitar la capacidad de fuga del medio.

Las principales partes de sellado de la válvula incluyen: la superficie de contacto entre las partes de apertura y cierre y el asiento, el ajuste de la empaquetadura, el vástago y la caja de empaque, la conexión entre el cuerpo de la válvula y los bonetes. El primero pertenece a las fugas internas, que afectan directamente la capacidad de la válvula para cortar el medio y el funcionamiento normal del equipo. Las dos últimas son fugas externas, es decir, fugas de medio desde la válvula interna. Las pérdidas y la contaminación ambiental causadas por fugas externas suelen ser más graves que las causadas por fugas internas. No se permiten fugas en la válvula, especialmente en condiciones de alta temperatura y presión, ni en medios inflamables, explosivos, tóxicos o corrosivos, por lo que la válvula debe proporcionar un rendimiento de sellado confiable para cumplir con los requisitos de sus condiciones de uso en caso de fuga. En la actualidad, existen cinco tipos de estándares de clasificación de sellos de válvulas comúnmente utilizados en el mundo.

 

ISO 5208

La Organización Internacional de Normalización ISO 5208 especifica los exámenes y pruebas que un fabricante de válvulas debe realizar para establecer la integridad del límite de presión de una válvula metálica industrial y verificar el grado de estanqueidad del cierre de la válvula y la adecuación estructural de su mecanismo de cierre. .

Hay 10 tasas de fuga especificadas en ISO 5208: A, AA, A, B, C, CC, D, E, EE, F, G y la tasa A es la de los grados más altos. Existe una correspondencia vagamente definida entre los valores de aceptación de la tasa de fuga de API 598 y el valor de fuga tasa A aplicado a DN 50, tasa CC-líquido para válvulas de retención que no sean de asiento metálico y para válvulas de retención tasa EE-gas y tasa G- líquido. Los índices A, B, C, D, F y G corresponden a los valores de EN 12266-1.

API 598

La norma API 598 del Instituto Americano del Petróleo es la norma de prueba más utilizada para las válvulas estándar estadounidenses. Es aplicable a las siguientes pruebas de rendimiento de sellado de válvulas estándar API:

API 594 Válvulas de retención con conexión bridada, de orejeta, de oblea y de soldadura a tope

API 599 Válvulas de tapón metálico bridadas, roscadas y soldadas a tope

API 602 Válvulas de compuerta y retención de acero DN 00 e inferiores para la industria del petróleo y el gas natural

Válvulas de compuerta con cubierta atornillada, resistentes a la corrosión, bridadas y soldadas a tope API 603

API 608 Válvulas de bola metálicas bridadas, roscadas y soldadas a tope

API 609 Válvulas de mariposa de doble brida, lug y wafer

MSS SP61

La prueba de presión MSS SP61 para válvulas metálicas de la Asociación Estadounidense para la estandarización de fabricantes de válvulas y accesorios especifica que los requisitos de fuga permitidos son los siguientes:

(1) En el caso de que una de las superficies de sellado del asiento de sellado de la válvula esté hecha de plástico o caucho, no se observarán fugas durante la duración de la prueba de sellado.

(2) La fuga máxima permitida en cada lado cuando está cerrado será: el líquido tendrá el tamaño nominal (DN) 0 por mm, 0 por hora, 4 ml; El gas tiene el tamaño nominal (DN) por milímetro, 120 ml por hora.

(3) La fuga permitida por la válvula de retención se puede aumentar 4 veces.

Cabe señalar que MS SSP 61 se utiliza a menudo para la inspección de válvulas de acero "completamente abiertas" y "completamente cerradas", pero no para válvulas de control. MSS SP61 no se suele utilizar para probar válvulas estándar americanas.

ANSI／FCI 70-2

Las normas nacionales estadounidenses/normas de la asociación de instrumentos estadounidense ANSI/FCI 70-2 (ASME B16).104) son aplicables a los requisitos de grado del sello de la válvula de control. El sello metalelástico o el sello metálico deben seleccionarse en el diseño de ingeniería de acuerdo con las características del medio y la frecuencia de apertura de la válvula. Válvula con asiento metálico Los grados de sello deben estar estipulados en el contrato de pedido, las tasas I, Ⅱ, Ⅲ se usan menos debido a que se solicita un nivel más bajo, generalmente elija Ⅳ al menos y V o Ⅵ para requisitos más altos.

EN 12266—1

EN 12266-1, Pruebas de válvulas industriales, parte l, especifica las pruebas de presión, los métodos de prueba y los criterios de aceptación: requisitos obligatorios. EN 12266-1 cumple con los requisitos de ISO 5208 para la clasificación de sellos, pero carece de clasificaciones AA, CC y EE. La nueva edición de ISO 5208 agrega seis niveles de AA, CC, E, EE, F y G y ofrece comparaciones con varios niveles de sello de API 598 y EN 12266.

 

Cabe señalar en el diseño de ingeniería que API 600-2001 (ISO 10434-1998) especifica que el rendimiento de sellado de la válvula se prueba de acuerdo con ISO 5208, pero la fuga en las tablas 17 y 18 es equivalente a API 598-1996. , no ISO 5208. Por lo tanto, cuando se selecciona API 600 y su prueba de rendimiento de sellado estándar API 598 para el diseño de ingeniería, se debe aclarar la versión de la norma para garantizar la uniformidad del contenido de la norma.

Las pautas relevantes de API 6D (ISO 14313) para fugas de válvulas son: “las válvulas de asiento blando y las válvulas de obturador con sello de aceite no deben exceder ISO 5208 A (sin fugas visibles), las válvulas de asiento metálico no deben exceder ISO 5208 (1993) D a menos que especificado de otra manera." Nota en la norma: “las aplicaciones especiales pueden requerir fugas inferiores a ISO 5208 (1993) clase D. Por lo tanto, en el contrato de pedido se deberán indicar requisitos de fugas superiores a la norma.

 

DBB (válvula de doble bloqueo y purga) y DIB (doble válvula de aislamiento y purga) son dos tipos de estructuras de sellado de asiento comúnmente utilizadas para válvulas de bola montadas en muñón. Según API 6D, la válvula de bola DBB es una válvula única con dos auxiliares sellados, cuya posición cerrada proporciona el sello de presión en ambos extremos de la válvula mediante el purgado de la cavidad del cuerpo entre las dos superficies del sello, si el primer sello fugas, el segundo no sellará en la misma dirección. La válvula de bola DIB es una válvula única con dos superficies de asiento; cada uno de estos asientos de sello proporciona una única fuente de sello de presión en la posición cerrada al descargar la cámara de la válvula entre los asientos del sello.

 

La prueba de presión de la válvula DBB:

La válvula se abre parcialmente para que el flujo experimental se inyecte completamente en la cámara de la válvula, y luego la válvula se cierra para que la purga del cuerpo de la válvula esté abierta y se permita que el exceso de medio se desborde de la unión de prueba de la cámara de la válvula. Se debe aplicar presión simultáneamente desde ambos extremos de la válvula para monitorear la estanqueidad del asiento a través del desbordamiento en la unión de prueba de la cámara de la válvula. La siguiente figura muestra una típica válvula de bola DBB configuración.

Cuando la válvula está cerrada y el puerto de prueba de la cámara de la válvula se abre y ambos extremos de la válvula están presurizados (o presurizados por separado), el puerto de la cámara de la válvula detecta fugas desde cada extremo hacia la cámara de la válvula. Teóricamente, la válvula DBB no puede proporcionar un doble aislamiento positivo cuando solo un lado está bajo presión; la válvula no proporciona un doble aislamiento positivo cuando solo un lado está bajo presión.

 

La prueba de presión de DIB-1(Dos asientos de sellado bidireccionales)

Cada asiento se probará en ambas direcciones y se retirará la válvula de alivio de presión de la cavidad instalada. La válvula se debe abrir hasta la mitad para que la válvula y la cámara de la válvula se inyecten con el medio de prueba hasta que el líquido de prueba se derrame a través del puerto de prueba de la cámara de la válvula. Cierre la válvula para evitar fugas de la cámara en la dirección del asiento de prueba, la presión de prueba se aplicará sucesivamente a cada extremo de la válvula para probar la fuga de cada asiento aguas arriba por separado y luego probar cada asiento como asiento aguas abajo. . Abra ambos extremos de la válvula para llenar la cavidad con medio y luego presurice mientras observa fugas en cada asiento en ambos extremos de la válvula.

Debido a que la presión en la cavidad de la válvula DIB-1 no se puede liberar automáticamente, cuando la temperatura de la válvula aumenta anormalmente, el volumen del medio en la cavidad de la válvula aumenta en consecuencia, forzando así que la presión en la cavidad aumente automáticamente. Cuando la presión alcance un cierto nivel, será muy peligroso, por lo que la cavidad de la válvula DIB-1 debe instalarse con una válvula de seguridad.

 

La prueba de presión de DIB-2(Un asiento de sellado bidireccional y otro unidireccional)

Uno de los asientos del válvula DIB-2 Puede soportar la presión desde la cámara o el extremo de la válvula en cualquier dirección sin fugas. El otro asiento sólo puede soportar la presión del extremo de la válvula. Cuando la válvula está cerrada y la interfaz de prueba de la cámara de la válvula está abierta y ambos extremos de la válvula están presurizados (o presurizados por separado), la interfaz de prueba de la cámara de la válvula puede detectar si hay fugas desde cada extremo a la cámara de la válvula. La prueba del asiento de dos vías debe ser la cámara de válvula presurizada y la válvula aguas arriba y observar si la válvula aguas abajo tiene fugas.

La ventaja de la válvula es su protección hermética, la válvula cerrada después de que el medio nunca ingresará a la tubería aguas abajo, al mismo tiempo, cuando la presión de la cavidad aumenta anormalmente, puede aliviar automáticamente la presión aguas arriba de la válvula. Tenga en cuenta que, según los requisitos de dirección de instalación de la válvula, la dirección opuesta es la misma que DBB.

 

Tanto las válvulas DBB como las DIB tienen su aplicación y medio únicos, y varios desafíos ambientales donde se necesita un aislamiento crítico para garantizar que no se produzcan fugas, como GNL, petroquímicos, transmisión y almacenamiento, procesos industriales de gas natural, válvulas de línea principal y colectores en tuberías de líquidos. , y líneas de transmisión de productos refinados.