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La valvola è un tipo di dispositivo utilizzato per controllare, modificare o arrestare i componenti mobili della direzione del flusso, della pressione e dello scarico nel sistema di tubazioni. Il corpo della valvola è una parte principale della valvola. È realizzato mediante diversi processi di produzione in base alla classe di pressione, come fusione, forgiatura, ecc. Il corpo della valvola a bassa pressione viene solitamente fuso mentre il corpo della valvola a media e alta pressione viene prodotto mediante il processo di forgiatura.

I materiali per il corpo valvola
I materiali comunemente utilizzati per il corpo valvola sono: ghisa, acciaio forgiato, acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe a base di nichel, rame, titanio, plastica, ecc.

Acciaio al carbonio
Nell'industria del petrolio e del gas, il materiale più comunemente utilizzato per il corpo valvola è ASTM A216 (per fusione) e ASTM A105 (forgiatura). Per il servizio a bassa temperatura, vengono utilizzati ASTM A352 LCB/LCB per corpi fusi e ASTM A350 LF2/LF3 per corpi forgiati.

Acciaio inossidabile
Quando ci sono più requisiti per l'aumento di temperatura, pressione o corrosione, diventano necessari corpi in acciaio inossidabile: ASTM A351 CF8 (SS304) e CF8M (SS316) per dispositivi fusi, e i vari ASTM A182 F304, F316, F321, F347 per i tipi forgiati . Per applicazioni specifiche, vengono utilizzate qualità di materiali speciali come acciai duplex e super (F51, F53, F55) e leghe di nichel (Monel, Inconel, Incoloy, Hastelloy) per i corpi valvola.

Non ferroso
Per applicazioni più severe, materiali o leghe non ferrosi come alluminio, rame, leghe di titanio e altre leghe di combinazione di materiali plastici e ceramici possono essere utilizzati per la produzione di carrozzerie.

Le connessioni terminali del corpo valvola
Il corpo della valvola può essere collegato ad altri dispositivi meccanici e tubi in diversi modi. I tipi di estremità principali sono flangiati e saldati di testa (per dispositivi superiori a 2 pollici) e saldati a tasca o filettati/avvitati (NPT o BSP) per dispositivi di piccolo diametro.

Valvola con estremità flangiata
Le estremità flangiate rappresentano la forma di collegamento più frequentemente utilizzata tra valvole e tubazioni o apparecchiature. Si tratta di una connessione staccabile con flangia, guarnizione, prigionieri e dadi come gruppo di struttura di tenuta.

Come indicato dalla specifica ASME B16.5, il collegamento a flangia può essere applicato a una varietà di valvole di diametro maggiore e valvole di pressione nominale, ma esistono alcune restrizioni sulla temperatura di utilizzo, in condizioni di temperatura elevata, a causa dei bulloni di collegamento a flangia facili per fenomeni di scorrimento e causare perdite, in generale, si consiglia di utilizzare il collegamento a flangia a una temperatura ≤350℃.

La faccia della flangia può essere rialzata (RF), piatta (FF), con giunto ad anello, maschio e femmina ed essere rifinita in una qualsiasi delle varianti disponibili (di serie, seghettata o liscia).

Valvola per estremità a saldare
La connessione di saldatura tra la valvola e la tubazione può essere una connessione con saldatura di testa (BW) e una connessione con saldatura di testa (SW) utilizzata per tubazioni ad alta pressione (saldatura di testa per dimensioni inferiori, inferiori a 2 pollici, e saldatura di testa per diametri maggiori). Queste connessioni saldate sono più costose da eseguire rispetto alle giunzioni flangiate, poiché richiedono più lavoro, ma sono più affidabili e meno soggette a perdite nel lungo periodo.

Le valvole con estremità a saldare ASME B16.11 o a saldare di testa ASME B16.25 sono saldate con il tubo di collegamento. Le connessioni con saldatura di testa richiedono la saldatura completa delle estremità smussate delle due parti da unire, mentre le connessioni con saldatura a bicchiere vengono realizzate mediante saldature d'angolo.

Valvola con estremità filettata
Si tratta di una connessione semplice e spesso utilizzata per valvole a bassa pressione o di piccole dimensioni inferiori a 2 pollici. La valvola è collegata al tubo tramite un'estremità filettata conica, che può essere BSP o NPT. Le connessioni filettate sono più economiche e facili da installare, poiché il tubo viene semplicemente avvitato alla valvola, prigionieri o operazioni di saldatura senza la necessità di flange.

Le valvole sono una delle principali fonti di perdite nel sistema di tubazioni dell'industria petrolchimica, quindi sono fondamentali per la perdita delle valvole. I tassi di perdita della valvola sono in realtà il livello di tenuta della valvola, le prestazioni di tenuta della valvola sono indicate come parti di tenuta della valvola per prevenire la possibilità di perdite del fluido.

Le principali parti di tenuta della valvola, tra cui: la superficie di contatto tra le parti di apertura e chiusura e la sede, il montaggio di baderna, stelo e premistoppa, il collegamento tra il corpo valvola e i coperchi. Il primo appartiene alle perdite interne, che influiscono direttamente sulla capacità della valvola di interrompere il fluido e sul normale funzionamento dell'apparecchiatura. Gli ultimi due sono perdite esterne, cioè perdite di fluido dalla valvola interna. Le perdite e l'inquinamento ambientale causati dalle perdite esterne sono spesso più gravi di quelli causati dalle perdite interne. La perdita della valvola non è consentita soprattutto in condizioni di alta temperatura e pressione, mezzi infiammabili, esplosivi, tossici o corrosivi, quindi la valvola deve fornire prestazioni di tenuta affidabili per soddisfare i requisiti delle sue condizioni di utilizzo sulla perdita. Attualmente esistono cinque tipi di standard di classificazione delle guarnizioni delle valvole comunemente utilizzati nel mondo.

 

ISO 5208

L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione ISO 5208 specifica gli esami e le prove su cui un produttore di valvole deve agire per stabilire l'integrità del limite di pressione di una valvola metallica industriale e per verificare il grado di tenuta della chiusura della valvola e l'adeguatezza strutturale del suo meccanismo di chiusura .

Esistono 10 tassi di perdita specificati nella norma ISO 5208: A, AA, A, B, C, CC, D, E, EE, F, G e il tasso A è il grado più alto. Esiste una corrispondenza vagamente definita tra i valori di accettazione del tasso di perdita di API 598 e il tasso del valore di perdita A applicato a DN 50, tasso CC-liquido per valvole di ritegno diverse da quelle con sede metallica e per valvole di ritegno tasso EE-gas e tasso G- liquido. I tassi A, B, C, D, F e G corrispondono ai valori della norma EN 12266-1.

API598

Lo standard API 598 dell'American Petroleum Institute è lo standard di prova più comunemente utilizzato per le valvole standard americane. È applicabile ai seguenti test sulle prestazioni di tenuta delle valvole standard API:

API 594 Valvole di ritegno con connessione flangiata, aletta, wafer e a saldare di testa

API 599 Valvole a maschio metalliche flangiate, filettate e saldate di testa

API 602 Valvole a saracinesca e di ritegno in acciaio DN 00 e inferiori per l'industria del petrolio e del gas naturale

API 603 Valvole a saracinesca con coperchio imbullonato resistente alla corrosione flangiate e saldate di testa

API 608 Valvole a sfera metalliche flangiate, filettate e saldate di testa

API 609 Valvole a farfalla doppia flangia, lug e wafer

MSS SP61

L'Associazione americana per la standardizzazione dei produttori di valvole e raccordi Il test di pressione MSS SP61 per valvole metalliche specifica che i requisiti di perdita consentiti sono i seguenti:

(1) Nel caso in cui una delle superfici di tenuta della sede di tenuta della valvola sia in plastica o gomma, non si devono osservare perdite durante la durata della prova di tenuta.

(2) La perdita massima consentita su ciascun lato quando chiuso deve essere: il liquido deve avere la dimensione nominale (DN) 0 per mm, 0 per ora.4 ml; Il gas è la dimensione nominale (DN) per millimetro, 120 ml all'ora.

(3) La perdita consentita dalla valvola di ritegno può essere aumentata di 4 volte.

Va notato che MS SSP 61 viene spesso utilizzato per l'ispezione di valvole in acciaio “completamente aperte” e “completamente chiuse”, ma non per valvole di controllo. MSS SP61 non viene solitamente utilizzato per testare le valvole standard americane.

ANSI／FCI70-2

Gli standard nazionali americani/gli standard dell'American Instrument Association ANSI/FCI 70-2(ASME B16).104) sono applicabili ai requisiti del grado di tenuta della valvola di controllo. La tenuta metallo-elastica o la tenuta metallica devono essere selezionate nella progettazione tecnica in base alle caratteristiche del mezzo e alla frequenza di apertura della valvola. Valvola a sede metallica i gradi dei sigilli dovrebbero essere stabiliti nel contratto d'ordine, le tariffe I, Ⅱ, Ⅲ vengono utilizzate di meno a causa della richiesta di un livello inferiore, generalmente scegliere almeno Ⅳ e V o Ⅵ per requisiti più elevati.

EN 12266—1

La norma EN 12266-1, prove su valvole industriali parte l specifica le prove di pressione, i metodi di prova e i criteri di accettazione – requisiti obbligatori. La norma EN 12266-1 soddisfa i requisiti della norma ISO 5208 per la classificazione dei sigilli ma non dispone delle classificazioni AA, CC ed EE. La nuova edizione della norma ISO 5208 aggiunge sei livelli di AA, CC, E, EE, F e G e fornisce confronti con diversi livelli di tenuta di API 598 ed EN 12266.

 

Va notato nel progetto tecnico che API 600-2001 (ISO 10434–1998) specifica che le prestazioni di tenuta della valvola sono testate in conformità con ISO 5208, ma la perdita nelle tabelle 17 e 18 è equivalente a API 598–1996 , non ISO 5208. Pertanto, quando per la progettazione ingegneristica vengono selezionati API 600 e il relativo test sulle prestazioni di tenuta API 598, la versione dello standard deve essere chiarita per garantire l'uniformità del contenuto dello standard.

Le linee guida pertinenti dell'API 6D (ISO 14313) per le perdite delle valvole sono: "le valvole a sede morbida e le valvole a maschio con paraolio non devono superare ISO 5208 A (nessuna perdita visibile), le valvole a sede metallica non devono superare ISO 5208 (1993) D a meno che altrimenti specificato." Nota nella norma: “applicazioni speciali possono richiedere perdite inferiori a ISO 5208 (1993) classe D. Pertanto, requisiti di perdita superiori allo standard dovranno essere indicati nel contratto d'ordine.

 

DBB (valvola a doppio blocco e spurgo) e DIB (valvola a doppio isolamento e spurgo) sono due tipi di strutture di tenuta della sede comunemente utilizzate per le valvole a sfera montate su perno. Secondo API 6D, la valvola a sfera DBB è una valvola singola con due ausiliari sigillati, la cui posizione chiusa fornisce la tenuta alla pressione su entrambe le estremità della valvola mediante sfiato della cavità del corpo tra le due superfici di tenuta, se la prima tenuta perdite, il secondo non sigillerà nella stessa direzione. La valvola a sfera DIB è una valvola singola con due superfici di seduta, ciascuna di queste sedi di tenuta fornisce un'unica fonte di tenuta alla pressione in posizione chiusa scaricando la camera della valvola tra le sedi di tenuta.

 

Il test di pressione della valvola DBB:

La valvola viene parzialmente aperta in modo che il flusso sperimentale venga completamente iniettato nella camera della valvola, quindi la valvola viene chiusa in modo che lo spurgo del corpo della valvola sia aperto e il mezzo in eccesso possa traboccare dalla giunzione di prova della camera della valvola. La pressione deve essere applicata simultaneamente da entrambe le estremità della valvola per monitorare la tenuta della sede attraverso il traboccamento in corrispondenza della giunzione di prova della camera della valvola. La figura seguente mostra un tipico Valvola a sfera DBB configurazione.

Quando la valvola è chiusa e la porta di prova della camera della valvola è aperta ed entrambe le estremità della valvola sono pressurizzate (o pressurizzate separatamente), la porta della camera della valvola rileva le perdite da ciascuna estremità alla camera della valvola. Teoricamente, la valvola DBB non può fornire un doppio isolamento positivo quando solo un lato è sotto pressione, la valvola non fornisce un doppio isolamento positivo quando solo un lato è sotto pressione.

 

Il test di pressione di DIB-1（Due sedi di tenuta bidirezionali）

Ogni sede dovrà essere testata in entrambe le direzioni e la valvola limitatrice di pressione nella cavità installata dovrà essere rimossa. La valvola deve essere semiaperta in modo che nella valvola e nella camera della valvola venga iniettato il mezzo di prova finché il liquido di prova non fuoriesce attraverso la porta di prova della camera della valvola. Chiudere la valvola per evitare perdite della camera in direzione della sede di prova, la pressione di prova deve essere applicata successivamente a ciascuna estremità della valvola per testare separatamente la perdita di ciascuna sede a monte, quindi testare ciascuna sede come sede a valle . Aprire entrambe le estremità della valvola per riempire la cavità con il fluido, quindi pressurizzare osservando la perdita di ciascuna sede su entrambe le estremità della valvola.

Poiché la pressione nella cavità della valvola DIB-1 non può essere rilasciata automaticamente, quando la temperatura della valvola aumenta in modo anomalo, il volume del fluido nella cavità della valvola aumenta di conseguenza, costringendo così la pressione nella cavità ad aumentare automaticamente. Quando la pressione raggiunge un certo livello, sarà molto pericoloso, quindi la cavità della valvola DIB-1 deve essere installata con una valvola di sicurezza.

 

Il test di pressione di DIB-2（Una sede di tenuta bidirezionale e una unidirezionale）

Una delle sedi del Valvola DIB-2 può sopportare la pressione proveniente dalla camera o dall'estremità della valvola in qualsiasi direzione senza perdite. L'altra sede può sopportare solo la pressione proveniente dall'estremità della valvola. Quando la valvola è chiusa e l'interfaccia di test della camera della valvola è aperta ed entrambe le estremità della valvola sono pressurizzate (o pressurizzate separatamente), l'interfaccia di test della camera della valvola può rilevare se sono presenti perdite da ciascuna estremità alla camera della valvola. Il test della sede a due vie deve essere pressurizzato nella camera della valvola e la valvola a monte osserva se vi sono perdite della valvola a valle.

Il vantaggio della valvola è la protezione ermetica della valvola, la valvola chiusa dopo che il fluido non entrerà mai nella tubazione a valle, allo stesso tempo, quando l'aumento anomalo della pressione nella cavità può automaticamente scaricare la pressione a monte della valvola. Si prega di notare che i requisiti della direzione di installazione della valvola, la direzione opposta è la stessa di DBB.

 

Sia le valvole DBB che DIB hanno la loro applicazione e i loro mezzi unici e varie sfide ambientali in cui è necessario un isolamento critico per garantire che non si verifichino perdite, come GNL, prodotti petrolchimici, trasmissione e stoccaggio, processi industriali di gas naturale, valvole principali e collettori in tubazioni di liquidi e linee di trasmissione di prodotti raffinati.