Valve en titane et alliage de titane

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La soupape en alliage de titane est un concept large, se réfère à la soupape selon laquelle le corps et les pièces internes sont en alliage de titane ou les soupapes dont le matériau du corps est en acier au carbone ou en acier inoxydable, et les pièces internes sont en soupape en alliage de titane. Comme nous le savions, le titane est un métal de structure réactif qui réagit facilement avec l'oxygène pour former un film d'oxyde stable et dense à la surface, qui peut réagir avec l'oxygène pour régénérer le film d'oxyde même s'il est endommagé. Il peut résister à l'érosion d'une variété de milieux corrosifs et offre une meilleure solution de corrosion et de résistance que celle faite de vannes en acier inoxydable, en cuivre ou en aluminium.

Les caractéristiques de la valve en alliage de titane

  • Bonne résistance à la corrosion, résistance mécanique légère et élevée.
  • Il est presque non corrosif dans l'atmosphère, l'eau douce, l'eau de mer et la vapeur d'eau à haute température.
  • Il a une bonne résistance à la corrosion dans l'eau royale, l'eau chlorée, l'acide hypochloreux, le chlore gazeux humide et d'autres milieux.
  • Il est également très résistant à la corrosion dans les milieux alcalins.
  • Il est très résistant aux ions chlore (CI) et possède une excellente résistance à la corrosion aux ions chlorure.
  • La résistance à la corrosion dans les acides organiques dépend du degré de réduction ou d'oxydation de l'acide.
  • La résistance à la corrosion dans les acides réducteurs dépend de la présence d'un inhibiteur de corrosion dans le milieu.

 

Les applications de la valve en titane

  • Industrie aerospatiale

Les vannes en titane et en alliage de titane peuvent être largement utilisées dans le domaine aérospatial en raison de leur rapport de résistance élevé et de leur résistance à la corrosion. Le pur titane et l'alliage de titane Ti-6Al-4V, la vanne d'arrêt, le clapet anti-retour, le robinet à pointeau, le robinet à boisseau sphérique, le robinet à papillon, etc. sont largement utilisés dans les pipelines d'aéronefs.

  • L'industrie chimique

Parfois, dans le chlore-alcali, le sel, l'ammoniac synthétique, l'éthylène, l'acide nitrique, l'acide acétique et un autre environnement de corrosion puissant, la soupape en alliage de titane qui a une meilleure résistance à la corrosion peut remplacer les métaux courants tels que l'acier inoxydable, le cuivre, l'aluminium, en particulier dans le contrôle et réglementation du pipeline.

  • Navires de guerre

La Russie est l'un des premiers pays au monde à utiliser un alliage de titane pour les navires de guerre. Des années 1960 aux années 1980, la Russie a produit une série de sous-marins d'attaque, qui utilisaient un grand nombre de tuyaux et de soupapes en alliage de titane dans son système d'eau de mer.

  • Centrale électrique

La plupart des centrales nucléaires sont construites sur la côte et les vannes en titane sont utilisées dans les projets d'énergie nucléaire en raison de leur excellente résistance à la corrosion à l'eau de mer. Les types incluent une soupape de sécurité, une soupape de réduction de pression, une soupape à soupape, une soupape à membrane, une soupape à bille, etc.

De plus, en tant qu'équipement spécial de contrôle des fluides pour milieu et environnement, les vannes en titane sont également utilisées dans l'industrie du papier, l'industrie alimentaire et pharmaceutique et d'autres domaines.

 

 

 

Le robinet à soupape dans l'application d'ammoniac

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L'ammoniac est une matière première importante pour la fabrication d'acide nitrique, de sel d'ammonium et d'amine. L'ammoniac est un gaz à température ambiante et peut être liquéfié sous pression. La plupart des métaux tels que l'acier inoxydable, l'aluminium, le plomb, le magnésium, le titane, etc. ont une excellente résistance à la corrosion au gaz ammoniac, à l'ammoniac liquide et à l'eau ammoniacale. La fonte et l'acier au carbone ont également une bonne résistance à la corrosion au gaz ammoniac ou à l'ammoniac liquide, le taux de corrosion est généralement inférieur à 0.1 mm / an, donc les équipements de production et de stockage d'ammoniac sont généralement en acier du point de vue du coût.

Le clapet anti-retour, le robinet à soupape, le robinet à boisseau sphérique et d'autres vannes peuvent être utilisés dans le système de tuyauterie d'ammoniac et d'ammoniac liquide. Ces vannes ramènent la pression du gaz à un niveau sûr et la transmettent par d'autres vannes au système de service. Parmi eux, le plus couramment utilisé est le robinet à soupape. Le robinet à soupape d'ammoniac est une sorte de soupape à fermeture forcée, c'est-à-dire que lorsque la soupape est fermée, la pression doit être appliquée sur le disque afin que la surface d'étanchéité soit étanche.

Lorsque le fluide pénètre dans la valve par le dessous du disque, il est nécessaire de surmonter le frottement de la tige et de la garniture et la pression du fluide. La force de fermeture de la valve est supérieure à celle de l'ouverture de la valve, donc le diamètre de la tige doit être grand ou la tige se courber. Le débit de la soupape à gaz d'ammoniac auto-obturante est généralement de haut en bas, c'est le milieu dans la cavité de la soupape du haut du disque, puis sous la pression du milieu, la force de fermeture de la soupape est petite et l'ouverture de la soupape est grand, le diamètre de la tige peut être réduit en conséquence. Lorsque le robinet à soupape est ouvert, lorsque la hauteur d'ouverture du disque est de 25% à 30% du diamètre nominal, le débit a atteint le maximum, indiquant que le robinet a atteint la position complètement ouverte. Par conséquent, la position complètement ouverte de la soupape à soupape doit être déterminée par la course du disque. Quelles sont donc les caractéristiques des robinets à soupape pour l'application d'ammoniac?

  • Le cuivre réagit avec le gaz ammoniac et l'eau ammoniacale pour former des complexes solubles et produire une fissuration par corrosion sous contrainte dangereuse. Dans l'environnement ammoniacal, même des traces d'ammoniac peuvent provoquer une corrosion sous contrainte dans l'atmosphère. Les vannes en cuivre et alliage de cuivre ne conviennent généralement pas aux applications d'ammoniac.
  • Le robinet à soupape d'ammoniac est de conception à cône à tige montante par rapport à la soupape à soupape commune. Sa surface d'étanchéité est principalement en alliage Babbitt et le corps de soupape est en acier inoxydable CF8 ou en acier au carbone de haute qualité WCB pour être utilisé au maximum, peut être résistant à la corrosion à l'ammoniac, à basse température jusqu'à -40 ℃.
  • La conception de la face de la languette et de la rainure de la connexion à bride garantit des performances d'étanchéité fiables même lorsque la pression du pipeline fluctue.
  • Le matériau d'étanchéité multicouche PTFE (PTFE) ou alliage Babbitt et un emballage souple composite en PTFE + butanol + ressort) garantissent que la boîte d'emballage de la vanne est exempte de fuite pendant la durée de vie.
  • Les joints lisses PTFE, les joints enroulés en acier inoxydable + graphite, les joints enroulés en acier inoxydable + PTFE sont également recommandés pour les vannes à ammoniac.

 

Le volant de la soupape à soupape à ammoniac est généralement peint en jaune pour la distinguer des soupapes pour d'autres applications. De plus, des clapets anti-retour verticaux et des clapets anti-retour à levée sont également disponibles pour les applications d'ammoniac. Leurs disques montent et descendent en fonction de la pression différentielle du fluide et de leur propre poids, arrêtant automatiquement le milieu contre le courant et protégeant l'équipement en amont, adapté à la plupart des réservoirs d'ammoniac sur la canalisation horizontale.

 

Vanne de blocage d'urgence (EBV) pour une raffinerie

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La vanne d'arrêt d'urgence est également connue sous le nom de vanne d'arrêt d'urgence (ESDV) ou vanne d'isolement d'urgence (EIV). L'API RP 553, spécification des vannes de raffinerie et des accessoires pour les systèmes instrumentés de contrôle et de sécurité, a défini la vanne d'arrêt d'urgence comme suit: «Les vannes d'arrêt d'urgence sont conçues pour contrôler un incident dangereux. Ce sont des vannes pour l'isolement d'urgence et sont conçues pour arrêter la libération incontrôlée de matériaux inflammables ou toxiques. Toute soupape dans la zone d'incendie manipulant un liquide inflammable doit être résistante au feu.

Généralement, un robinet à boisseau sphérique à siège métallique, robinet-vanne, vanne papillon peut être utilisé comme EBV pour couper ou isoler. Il est généralement installé entre la source de pression d'entrée et le régulateur. Lorsque la pression du système protégé atteint une valeur spécifiée, la vanne sera rapidement fermée, coupée ou isolée pour éviter la survenance d'un incendie, d'une fuite et d'autres accidents. Il convient au gaz, au gaz naturel et au gaz de pétrole liquéfié et à tout autre stockage, transport, etc. de gaz combustible.

La vanne d'arrêt d'urgence est installée sur la canalisation d'entrée et de sortie du réservoir sphérique d'hydrocarbures liquéfiés. L'API 2510 «Conception et construction d'installations de gaz de pétrole liquéfié (GPL)» prévoit que le robinet d'arrêt sur la canalisation d'hydrocarbures liquéfiés doit être aussi proche que possible du corps du réservoir, de préférence près de la bride de sortie du tuyau de la paroi du réservoir pour un fonctionnement et un entretien faciles . Lorsqu'un réservoir d'hydrocarbures liquéfiés de 38 m³ (10,000 15 gallons) est en feu pendant 2001 min, toutes les vannes d'arrêt situées dans la canalisation sous le niveau de liquide le plus élevé du réservoir doivent pouvoir se fermer automatiquement ou fonctionner à distance. Le système de commande de la vanne d'arrêt doit être ignifuge et actionné manuellement. L'API RPXNUMX «prévention des incendies dans les raffineries de pétrole» exige explicitement que «des vannes d'arrêt d'urgence soient installées au niveau des buses sous le niveau de liquide des conteneurs contenant une grande quantité de liquide inflammable.

L'API RP553 spécifie les principes de base du réglage des vannes d'arrêt d'urgence pour les compresseurs, les pompes, les fours de chauffage, les conteneurs, etc. Selon les exigences et les cas de conception, la vanne d'arrêt d'urgence EBV doit être installée sur la conduite de sortie (ou d'entrée) adjacente à l'équipement à haut risque d'incendie et entièrement isolée pour arrêter le rejet de matériaux inflammables ou toxiques. La vanne d'arrêt d'urgence est généralement requise pour l'équipement à feu élevé et la zone d'incendie.

 

L'équipement à haut feu comprend:

Un conteneur de plus de 7.571 m (2,000 XNUMX gallons);

Réservoirs de stockage de GPL de plus de 15.5 m (4 000 gallons);

Un récipient ou échangeur de chaleur dont la température interne du liquide combustible dépasse 315 ℃ ou dont la température a dépassé la combustion spontanée;

La capacité de transport de liquides combustibles tels que les hydrocarbures dépasse 45 m / h;

La puissance du compresseur de gaz combustible est supérieure à 150 kW;

Un four de chauffage dans lequel du liquide combustible est chauffé à travers un tube de four;

La pression interne est supérieure à 3.45mpa et le mode est un réacteur à hydrocarbures exothermique.

Zone de feu:

Une zone à moins de 9 m horizontalement ou 12 m verticalement de l'équipement à haut risque d'incendie;

La zone à moins de 9 m du réservoir sphérique contenant un milieu combustible, etc.

Qu'est-ce que la bride auto-serrante haute pression (bride Grayloc)?

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La bride auto-serrante à haute pression est un connecteur serré pour un procédé haute pression (1500CL-4500CL), haute température et hautement corrosif. Il est scellé par l'élasticité de l'anneau métallique réutilisable. Il est plus léger que la bride universelle mais a un meilleur effet d'étanchéité, économisant du poids et de l'espace, du temps et des coûts de maintenance. Il est largement utilisé dans la pétrochimie, l'exploitation pétrolière et gazière, la production industrielle de gaz, le raffinage du pétrole, la transformation des aliments, l'industrie chimique, l'ingénierie environnementale, l'énergie minérale et nucléaire, l'aérospatiale, la construction navale, le traitement des combustibles synthétiques, l'oxydation et la liquéfaction du charbon et d'autres domaines. Les connecteurs GRAYLOC sont reconnus comme la norme de production pour la tuyauterie de service critique et les connexions de cuve.

La bride auto-serrante haute pression est composée d'une bride de segment, d'un moyeu de soudage bout à bout, d'une bague d'étanchéité et d'un boulon. Par rapport à la bride d'étanchéité souple conventionnelle, c'est-à-dire la déformation plastique du joint pour obtenir l'étanchéité, la bride auto-serrante haute pression dépend du moyeu de la déformation élastique de la bague d'étanchéité (bras en T) à sceller, c'est-à-dire, le joint métal sur métal. La combinaison du joint, de la pince et de la bague d'étanchéité rend la résistance du joint bien supérieure à la résistance du matériau à base de tuyau. Une fois pressé, l'élément d'étanchéité est scellé non seulement par la force exercée par la connexion externe, mais également par la pression du fluide lui-même. Plus la pression moyenne est élevée, plus la force de compression exercée sur l'élément d'étanchéité est importante.

Bague d'étanchéité métallique: La bague d'étanchéité est la partie centrale de la bride auto-serrante haute pression, et sa section transversale est approximativement en forme de «T». La bague d'étanchéité est serrée par la face d'extrémité de deux ensembles de moyeu pour former un tout avec le tube de base, ce qui améliore grandement la résistance des pièces de liaison. Les deux bras du profilé en «T», c'est-à-dire la lèvre d'étanchéité, qui génère une surface conique interne de la zone d'étanchéité avec la douille, qui s'étend librement pour former l'étanchéité sous l'action de forces extérieures (dans la limite d'élasticité).

Moyeu: une fois les deux joints de moyeu serrés, la force est exercée sur la bague d'étanchéité et la lèvre d'étanchéité s'écarte de la surface d'étanchéité intérieure du moyeu. Une telle élasticité déviante renvoie la charge de la surface d'étanchéité à l'intérieur du moyeu vers la lèvre de la bague d'étanchéité, formant un joint élastique auto-amélioré.

Pince: La pince peut être ajustée librement dans une direction à 360 ° pour une installation facile.

Écrou / boulon à face sphérique: En général, chaque jeu de bride auto-serrante à haute pression n'a besoin que de quatre jeux de boulons sphériques à haute pression pour atteindre la résistance globale.

 

La caractéristique d'une bride auto-serrante haute pression

  • Bonne résistance à la traction: dans la plupart des cas, la bride auto-serrante haute pression du raccord peut mieux résister à la charge de traction que le tuyau lui-même. L'essai destructif prouve que la bride est toujours intacte sans fuite après la rupture du tuyau sous charge de traction.
  • Bonne résistance à la corrosion: différents matériaux de bride peuvent répondre aux exigences spéciales de protection contre la corrosion de différents environnements.
  • Bonne résistance à la flexion: Un grand nombre de tests montrent que cette bride ne fuit pas ou ne se desserre pas lorsqu'elle est soumise à une charge de flexion importante. Les tests réels montrent que la bride auto-serrante haute pression DN15 a été soumise à de nombreux coudes froids dans la canalisation, et ses joints n'ont aucune fuite et ne sont pas desserrés.
  • Bonne résistance à la compression: la bride auto-serrante haute pression ne supportera pas la compression de surcharge dans la canalisation normale; La charge maximale de la bride à des charges de compression plus élevées est déterminée par la résistance ultime du tuyau.
  • Bonne résistance aux chocs: La structure compacte et de petite taille peut résister à l'impact que la bride haute pression traditionnelle ne peut pas supporter; Le joint métal sur métal améliore considérablement sa résistance aux chocs.

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Le débit de milieu commun à travers une vanne

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Le débit et le débit de la vanne dépendent principalement de la taille, de la structure, de la pression, de la température et de la concentration moyenne de la vanne, de la résistance et d'autres facteurs. Le débit et le débit sont interdépendants, sous la condition d'une valeur de débit constante lorsque le débit augmente, la zone de l'orifice de la vanne est petite et la résistance du milieu est grande, ce qui conduit à la vanne est facile à endommager. Un débit élevé produira de l'électricité statique vers des milieux inflammables et explosifs; Cependant, un faible débit signifie une faible efficacité de production. Il est recommandé de choisir un faible débit (0.1-2 m / s) en fonction de la concentration pour les fluides volumineux et explosifs tels que l'huile.

Le contrôle du débit dans la vanne r a principalement pour but d'empêcher la génération d'électricité statique, qui dépend de la température et de la pression critiques, de la densité, des propriétés physiques du milieu. En général, connaissant le débit et le débit de la vanne, vous pouvez calculer la taille nominale de la vanne. La taille de la valve est la même structure, la résistance aux fluides n'est pas la même. Dans les mêmes conditions, plus le coefficient de résistance de la vanne est élevé, plus le débit à travers la vanne est élevé et plus le débit est faible; Plus le coefficient de traînée est petit, moins le débit passe à travers la vanne. Voici le débit d'un milieu commun à travers la vanne pour votre référence.

Moyenne Type Conditions Vitesse d'écoulement, m / s
Steam Vapeur saturée DN> 200 30 ~ 40
DN = 200 ~ 100 25 ~ 35
DN <100 15 ~ 30
Vapeur surchauffée DN> 200 40 ~ 60
DN = 200 ~ 100 30 ~ 50
DN <100 20 ~ 40
Vapeur basse pression P ＜ 1.0 (pression absolue) 15 ~ 20
Vapeur moyenne pression P = 1.0 ~ 4.0 20 ~ 40
Vapeur haute pression P = 4.0 ~ 12.0 40 ~ 60
Gaz Gaz comprimé （Pression manométrique） Vide 5 ~ 10
P≤0.3 8 ~ 12
Ρ = 0.3 ～ 0.6 10 ~ 20
Ρ = 0.6 ～ 1.0 10 ~ 15
Ρ = 1.0 ～ 2.0 8 ~ 12
Ρ = 2.0 ～ 3.0 3 ~ 6
Ρ = 3.0 ～ 30.0 0.5 ~ 3
Oxygène pressure Pression manométrique） Ρ = 0 ～ 0.05 5 ~ 10
Ρ = 0.05 ～ 0.6 7 ~ 8
Ρ = 0.6 ～ 1.0 4 ~ 6
Ρ = 1.0 ～ 2.0 4 ~ 5
Ρ = 2.0 ～ 3.0 3 ~ 4
Gaz de houille   2.5 ~ 15
Mond gas （Pression manométrique） Ρ = 0.1 ～ 0.15 10 ~ 15
Gaz naturel   30
Azote gazeux (pression absolue) Vide / Ρ = 5 ～ 10 15 ~ 25
Gaz ammoniac （Pression manométrique） Ρ ＜ 0.3 8 ~ 15
Ρ ＜ 0.6 10 ~ 20
2 3 ~ 8
Autre médium Gaz acétylène P ＜ 0.01 3 ~ 4
P ＜ 0.15 4 ~ 8
P ＜ 2.5 5
Chlorure Gaz 10 ~ 25
Liquide 1.6
 Hydrure de chlore Gaz 20
Liquide 1.5
ammoniac liquide (pression manométrique） Vide 0.05 ~ 0.3
0.6 0.3 ~ 0.8
2.0 0.8 ~ 1.5
Hydroxyde de sodium (concentration) 0 ～ 30% 2
30% ~ 50% 1.5
50% ~ 73% 1.2
Acide sulfurique 88% ~ 100% 1.2
acide hydrochlorique / 1.5
 

Eau

 Eau à faible viscosité (pression manométrique） Ρ = 0.1 ～ 0.3 0.5 ~ 2
1.0 0.5 ~ 3
8.0 2 ~ 3
Ρ≤20 ~ 30 2 ~ 3.5
Réseau de chauffage à circulation d'eau 0.3 ~ 1
Eau de condensation Auto-écoulement 0.2 ~ 0.5
Eau de mer, eau légèrement alcaline Ρ ＜ 0.6 1.5 ~ 2.5

 

Le coefficient de résistance à l'écoulement et la perte de pression pour la vanne

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La résistance de la valve et la perte de pression sont différentes mais elles sont si étroitement liées, pour comprendre leur relation, vous devez d'abord comprendre le coefficient de résistance et le coefficient de perte de pression. Le coefficient de résistance à l'écoulement dépend de la structure d'écoulement différente, de l'ouverture de la vanne et du débit moyen, est une valeur variable. D'une manière générale, la structure fixe de la vanne dans un certain degré d'ouverture est un coefficient de débit fixe, vous pouvez calculer la pression d'entrée et de sortie de la vanne en fonction du coefficient de débit, c'est la perte de charge.

Le coefficient de débit (coefficient de refoulement) est un indice important pour mesurer la capacité de débit de la vanne. Il représente le débit lorsque le fluide est perdu par unité de pression à travers la vanne. Plus la valeur est élevée, plus la perte de pression est faible lorsque le fluide s'écoule à travers la vanne. La plupart des fabricants de vannes incluent les valeurs de coefficient de débit de vannes de différentes classes de pression, types et tailles nominales dans leurs spécifications de produit pour la conception et l'utilisation. La valeur du coefficient de débit varie avec la taille, la forme et la structure de la vanne. De plus, le coefficient d'écoulement de la vanne est également affecté par l'ouverture de la vanne. Selon différentes unités, le coefficient de débit a plusieurs codes et valeurs quantitatives différents, parmi lesquels les plus courants sont:

 

  • Coefficient de débit Cv: débit à une chute de pression de 1 psi lorsque l'eau s'écoule à travers la vanne à 15.6 ° c (60 ° f).
  • Coefficient de débit Kv: Le débit volumique lorsque le débit d'eau entre 5 ℃ et 40 ℃ génère une chute de pression de 1 bar à travers la vanne.

Cv = 1.167 Kv

La valeur Cv de chaque vanne est déterminée par la section transversale du flux solide.

Le coefficient de résistance de la valve se réfère au fluide à travers la perte de résistance du fluide de la valve, qui est indiquée par la chute de pression (pression différentielle △ P) avant et après la valve. Le coefficient de résistance de la soupape dépend de la taille de la soupape, de la structure et de la forme de la cavité, plus dépend du disque, de la structure du siège. Chaque élément de la chambre du corps de soupape peut être considéré comme un système de composants (rotation de fluide, expansion, rétrécissement, retour, etc.) qui génèrent une résistance. Ainsi, la perte de pression dans la soupape est approximativement égale à la somme de la perte de pression des composants de la soupape. En général, les circonstances suivantes peuvent être un coefficient de résistance de soupape accru.

  • L'orifice de valve est soudainement agrandi. Lorsque l'orifice est soudainement agrandi, la vitesse de la partie fluide est consommée dans la formation de courants de Foucault, l'agitation et le chauffage du fluide, etc .;
  • L'expansion progressive de l'orifice de la vanne: lorsque l'angle d'expansion est inférieur à 40 °, le coefficient de résistance du tube rond à expansion progressive est plus petit que celui de l'expansion soudaine, mais lorsque l'angle d'expansion est supérieur à 50 °, le coefficient de résistance augmente de 15% à 20% par rapport à l'expansion soudaine.
  • Le port de soupape se rétrécit soudainement.
  • L'orifice de la soupape est lisse et même tourne ou tourne en coin.
  • Connexion conique symétrique de l'orifice de valve.

 

En général, les robinets à tournant sphérique à passage intégral et les robinets-vannes ont la moindre résistance aux fluides en raison de l'absence de rotation et de réduction, presque le même que le système de tuyauterie, qui est le type de vanne qui offre la plus excellente capacité de débit.