Valvola in titanio e lega di titanio

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La valvola in lega di titanio è un concetto ampio, si riferisce alla valvola che il corpo e le parti interne sono realizzati in lega di titanio o valvole che il materiale del corpo è in acciaio al carbonio o acciaio inossidabile e le parti interne sono realizzate in valvola in lega di titanio. Come sappiamo, il titanio è un metallo strutturale reattivo che reagisce facilmente con l'ossigeno per formare un film di ossido denso e stabile sulla superficie, che può reagire con l'ossigeno per rigenerare il film di ossido anche se danneggiato. Può resistere all'erosione di una varietà di mezzi corrosivi e offre una migliore soluzione di corrosione e resistenza rispetto a quella realizzata con valvole in acciaio inossidabile, rame o alluminio.

Le caratteristiche della valvola in lega di titanio

  • Buona resistenza alla corrosione, leggera ed elevata resistenza meccanica.
  • È quasi non corrosivo nell'atmosfera, nell'acqua dolce, nell'acqua di mare e nel vapore acqueo ad alta temperatura.
  • Ha una buona resistenza alla corrosione in acqua reale, acqua di cloro, acido ipocloroso, gas di cloro umido e altri mezzi.
  • È anche molto resistente alla corrosione nei media alcalini.
  • È altamente resistente agli ioni cloro (CI) e ha un'eccellente resistenza alla corrosione agli ioni cloruro.
  • La resistenza alla corrosione negli acidi organici dipende dal grado di riduzione o ossidazione dell'acido.
  • La resistenza alla corrosione nella riduzione degli acidi dipende dalla presenza di un inibitore della corrosione nel mezzo.

 

Le applicazioni della valvola in titanio

  • Aeronautico

Le valvole in titanio e in lega di titanio possono essere ampiamente utilizzate nel campo aerospaziale a causa dell'elevato rapporto di resistenza, resistenza alla corrosione. La valvola di controllo Ti-6Al-4V in titanio puro e lega di titanio, valvola di arresto, valvola di ritegno, valvola a spillo, valvola a sfera, valvola a sfera, valvola a farfalla, ecc. Sono ampiamente utilizzate nelle tubazioni degli aeromobili.

  • industria chimica

A volte in cloro-alcali, sale, ammoniaca sintetica, etilene, acido nitrico, acido acetico e un altro ambiente fortemente corrosivo, la valvola in lega di titanio che ha una migliore resistenza alla corrosione può sostituire metalli comuni come acciaio inossidabile, rame, alluminio, soprattutto nel controllo e regolamentazione della conduttura.

  • Le navi da guerra

La Russia è uno dei primi paesi al mondo a utilizzare la lega di titanio per navi da guerra. Dagli anni '1960 agli anni '1980, la Russia ha prodotto una serie di sottomarini d'attacco che utilizzavano un gran numero di tubi e valvole in lega di titanio nel suo sistema di acqua di mare.

  • Centrale elettrica

La maggior parte delle centrali nucleari sono costruite sulla costa e le valvole in titanio sono utilizzate nei progetti di energia nucleare grazie alla loro eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare. I tipi includono una valvola di sicurezza, valvola di riduzione della pressione, valvola a globo, valvola a membrana, valvola a sfera, ecc.

Inoltre, come speciali apparecchiature di controllo dei fluidi per fluidi e ambiente, le valvole in titanio sono utilizzate anche nell'industria cartaria, nella produzione alimentare e farmaceutica e in altri settori.

 

 

 

La valvola a globo in applicazione di ammoniaca

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L'ammoniaca è una materia prima importante per la produzione di acido nitrico, sale di ammonio e ammina. L'ammoniaca è un gas a temperatura ambiente e può essere liquefatta sotto pressione. La maggior parte dei metalli come acciaio inossidabile, alluminio, piombo, magnesio, titanio, ecc. Hanno un'eccellente resistenza alla corrosione di gas di ammoniaca, ammoniaca liquida e acqua di ammoniaca. La ghisa e l'acciaio al carbonio hanno anche una buona resistenza alla corrosione da ammoniaca gassosa o ammoniaca liquida, il tasso di corrosione è generalmente inferiore a 0.1 mm / anno, quindi le apparecchiature di produzione e stoccaggio dell'ammoniaca sono generalmente realizzate in acciaio dal punto di vista dei costi.

La valvola di ritegno, la valvola a globo, la valvola a sfera e altre valvole possono essere utilizzate nel sistema di tubazioni dell'ammoniaca e dell'ammoniaca liquida. Queste valvole riducono la pressione del gas a un livello sicuro e la passano attraverso altre valvole al sistema di servizio. Tra questi, il più comunemente usato è la valvola a globo. La valvola a globo di ammoniaca è un tipo di valvola di tenuta forzata, ovvero quando la valvola è chiusa, la pressione deve essere applicata al disco in modo che la superficie di tenuta sia priva di perdite.

Quando il mezzo entra nella valvola da sotto il disco, è necessario superare l'attrito dello stelo e del premistoppa e la pressione dal mezzo. La forza della chiusura della valvola è maggiore di quella dell'apertura della valvola, quindi il diametro dello stelo dovrebbe essere grande o la flessione dello stelo. Il flusso della valvola a globo autosigillante a gas di ammoniaca è generalmente dall'alto verso il basso, questo è il mezzo nella cavità della valvola dalla parte superiore del disco, quindi sotto la pressione del mezzo, la forza della chiusura della valvola è piccola e l'apertura della valvola è grande, il diametro dello stelo può essere ridotto di conseguenza. Quando la valvola a globo è aperta, quando l'altezza di apertura del disco è del 25% ~ 30% del diametro nominale, il flusso ha raggiunto il massimo, indicando che la valvola ha raggiunto la posizione completamente aperta. Pertanto, la posizione completamente aperta della valvola a globo deve essere determinata dalla corsa del disco. Quindi quali sono le caratteristiche delle valvole a globo per l'applicazione di ammoniaca?

  • Il rame reagisce con il gas di ammoniaca e l'acqua di ammoniaca per formare complessi solubili e produrre pericolose crepe per corrosione da stress. Nell'ambiente di ammoniaca, anche tracce di ammoniaca possono causare corrosione da stress nell'atmosfera. Le valvole in rame e lega di rame non sono generalmente adatte per applicazioni con ammoniaca.
  • La valvola a globo di ammoniaca ha un design a cono a stelo crescente rispetto alla valvola a globo comune. La sua superficie di tenuta è principalmente in lega Babbitt e il corpo della valvola è realizzato in acciaio inossidabile CF8 o acciaio al carbonio di alta qualità WCB da utilizzare ai massimi requisiti, può essere resistente alla corrosione dell'ammoniaca, resistenza alle basse temperature a -40 ℃.
  • Il design della linguetta e della scanalatura della connessione della flangia garantisce prestazioni di tenuta affidabili anche quando la pressione della tubazione fluttua.
  • Il materiale di tenuta multistrato in PTFE (PTFE) o in lega Babbitt e un imballaggio morbido composito in PTFE + butanolo + molla) assicurano che la scatola di imballaggio della valvola sia priva di perdite durante la vita utile.
  • Guarnizioni in PTFE, acciaio inossidabile + guarnizioni in grafite, acciaio inossidabile + guarnizioni in PTFE sono consigliate anche per le valvole di ammoniaca.

 

Il volantino della valvola a globo di ammoniaca è generalmente dipinto di giallo per distinguerlo dalle valvole per altre applicazioni. Inoltre, sono disponibili anche valvole di ritegno verticali e valvole di ritegno per ascensori per applicazioni di ammoniaca. I loro dischi si alzano e si abbassano a seconda della pressione differenziale del fluido e del proprio peso, arrestando automaticamente il mezzo contro la corrente e proteggendo l'apparecchiatura a monte, adatta per la maggior parte del serbatoio di ammoniaca sulla tubazione orizzontale.

 

Valvola di blocco di emergenza (EBV) per impianto di raffineria

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La valvola di blocco di emergenza è anche nota come valvola di arresto di emergenza (ESDV) o valvola di isolamento di emergenza (EIV). L'API RP 553, specifica delle valvole di raffineria e degli accessori per i sistemi di controllo e sicurezza, ha definito la valvola di blocco di emergenza come segue: “Le valvole di blocco di emergenza sono progettate per controllare un incidente pericoloso. Queste sono valvole per l'isolamento di emergenza e sono progettate per impedire il rilascio incontrollato di materiali infiammabili o tossici. Qualsiasi valvola nella zona antincendio che maneggia liquidi infiammabili deve essere ignifuga.

In generale, a valvola a sfera a sede metallica, valvola a saracinesca, valvola a farfalla può essere utilizzata come un EBV per tagliare o isolare. È generalmente installato tra la sorgente di pressione in ingresso e il regolatore. Quando la pressione del sistema protetto raggiunge un valore specificato, la valvola verrà rapidamente chiusa, tagliata o isolata per evitare il verificarsi di incendi, perdite e altri incidenti. È adatto per gas, gas naturale e gas di petrolio liquefatto e altri depositi di gas combustibile, trasporto, ecc.

La valvola di blocco di emergenza è installata sulla tubazione di ingresso e uscita del serbatoio sferico di idrocarburi liquefatti. L'API 2510 "progettazione e costruzione di impianti per gas di petrolio liquefatto (GPL)" prevede che la valvola di blocco sulla tubazione degli idrocarburi liquefatti sia il più vicino possibile al corpo del serbatoio, preferibilmente vicino alla flangia di uscita del tubo della parete del serbatoio per un facile funzionamento e manutenzione . Quando un serbatoio di idrocarburi liquefatti da 38 m³ (10,000 galloni) brucia per 15 minuti, tutte le valvole di blocco situate nella tubazione al di sotto del livello del liquido più alto del serbatoio devono essere in grado di chiudersi automaticamente o funzionare a distanza. Il sistema di controllo della valvola di blocco deve essere a prova di fuoco e azionato manualmente. L'API RP2001 "Prevenzione degli incendi delle raffinerie di petrolio" richiede esplicitamente che "le valvole di blocco di emergenza devono essere installate sugli ugelli al di sotto del livello del liquido dei contenitori contenenti una grande quantità di liquido infiammabile.

L'API RP553 specifica i principi di base per l'impostazione delle valvole di blocco di emergenza per compressori, pompe, forni di riscaldamento, contenitori, ecc. È strettamente correlato alle dimensioni del volume dell'apparecchiatura, del mezzo, della temperatura, nonché della potenza e della capacità della pompa. In base ai requisiti e ai casi di progettazione, la valvola di arresto di emergenza EBV deve essere installata sulla linea di uscita (o ingresso) adiacente all'apparecchiatura ad alto rischio di incendio e completamente isolata per arrestare il rilascio di materiali infiammabili o tossici. La valvola di blocco di emergenza è generalmente richiesta per apparecchiature ad alto rischio di incendio e zone antincendio.

 

Le attrezzature antincendio comprendono:

Un contenitore più grande di 7.571m (2,000 galloni);

Serbatoi di stoccaggio GPL di dimensioni superiori a 15.5 m (4 000 galloni);

Un contenitore o uno scambiatore di calore la cui temperatura interna del liquido combustibile supera i 315 ℃ o la cui temperatura ha superato la combustione spontanea;

La capacità di trasporto di liquidi combustibili come l'idrocarburo supera i 45 m / h;

La potenza del compressore di gas combustibile è superiore a 150 kW;

Un forno di riscaldamento in cui il liquido combustibile viene riscaldato attraverso un tubo del forno;

La pressione interna è superiore a 3.45mpa e la modalità è un reattore di idrocarburi esotermici.

Zona di fuoco:

Un'area entro 9 m in orizzontale o 12 m in verticale rispetto alle apparecchiature ad alto rischio di incendio;

L'area entro 9 m dal serbatoio sferico contenente materiale combustibile, ecc.

Che cos'è la flangia autobloccante ad alta pressione (flangia di Grayloc)?

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La flangia auto serrante ad alta pressione è un connettore bloccato per processi ad alta pressione (1500CL-4500CL), alta temperatura e altamente corrosivi. È sigillato dall'elasticità dell'anello di metallo riutilizzabile. È più leggero della flangia universale ma ha un migliore effetto di tenuta, risparmiando peso e spazio, tempi e costi di manutenzione. È ampiamente usato nel settore petrolchimico, sfruttamento di petrolio e gas, produzione di gas industriale, raffinazione del petrolio, trasformazione dei prodotti alimentari, industria chimica, ingegneria ambientale, energia minerale e nucleare, aerospaziale, costruzione navale, trasformazione di combustibili sintetici, ossidazione del carbone e liquefazione e altri campi. I connettori GRAYLOC sono riconosciuti come lo standard di produzione per le tubazioni di servizio critiche e le connessioni dei vasi.

La flangia autobloccante ad alta pressione è composta da morsetto a segmenti, mozzo di saldatura testa a testa, anello di tenuta e bullone. Rispetto alla flangia di tenuta morbida convenzionale, cioè alla deformazione plastica della guarnizione per ottenere la tenuta, la flangia auto-serrante ad alta pressione dipende dalla deformazione elastica del mozzo dell'anello di tenuta (braccio a T) per sigillare, cioè, la guarnizione metallo su metallo. La combinazione di giunto, morsetto e anello di tenuta rende la resistenza del giunto molto maggiore della resistenza del materiale a base di tubo. Una volta premuto, l'elemento di tenuta viene sigillato non solo dalla forza esercitata dalla connessione esterna, ma anche dalla pressione del mezzo stesso. Maggiore è la pressione media, maggiore è la forza di compressione esercitata sull'elemento di tenuta.

Anello di tenuta in metallo: L'anello di tenuta è la parte centrale della flangia autobloccante ad alta pressione e la sua sezione trasversale è approssimativamente a forma di "T". L'anello di tenuta è bloccato dalla faccia terminale di due serie di mozzi per formare un tutt'uno con il tubo di base, il che migliora notevolmente la resistenza delle parti di collegamento. I due bracci della sezione a “T”, cioè il labbro di tenuta, che genera una superficie conica interna della zona di tenuta con il bicchiere, che si estende liberamente a formare la tenuta sotto l'azione delle forze esterne (entro il limite di snervamento).

Mozzo ： Dopo aver bloccato i due giunti del mozzo, la forza viene esercitata sull'anello di tenuta e il labbro di tenuta si discosta dalla superficie di tenuta interna del mozzo. Tale elasticità deviante restituisce il carico della superficie di tenuta all'interno del mozzo al labbro dell'anello di tenuta, formando una tenuta elastica auto-potenziata.

Morsetto ： Il morsetto può essere regolato liberamente in direzione di 360 ° per una facile installazione.

Dado / bullone sferici ： In generale, ogni set di flangia auto-serrante ad alta pressione necessita solo di quattro set di bulloni sferici ad alta pressione per ottenere la resistenza complessiva.

 

La caratteristica di una flangia auto serrante ad alta pressione

  • Buona resistenza alla trazione: nella maggior parte dei casi, la flangia auto-serrante ad alta pressione nella connessione può resistere al carico di trazione meglio del tubo stesso. Il test distruttivo dimostra che la flangia è ancora intatta senza perdite dopo il guasto del tubo sotto carico di trazione.
  • Buona resistenza alla corrosione: diversi materiali delle flange possono soddisfare i requisiti speciali di protezione dalla corrosione di ambienti diversi.
  • Buona resistenza alla flessione: numerosi test dimostrano che questa flangia non perde né allenta quando è sotto un carico di flessione elevato. I test effettivi mostrano che la flangia auto-serrante ad alta pressione DN15 è stata sottoposta a molte curve a freddo nella tubazione e che i suoi giunti non presentano perdite né perdite.
  • Buona resistenza alla compressione: la flangia auto serrante ad alta pressione non sopporterà la compressione da sovraccarico nella normale tubazione; Il carico massimo della flangia a carichi di compressione più elevati è determinato dalla massima resistenza del tubo.
  • Buona resistenza agli urti: dimensioni ridotte, struttura compatta, in grado di sopportare l'impatto che la flangia tradizionale ad alta pressione non può sopportare; La guarnizione metallo su metallo aumenta notevolmente la sua resistenza agli urti.

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La portata del mezzo comune attraverso una valvola

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Il flusso e la portata della valvola dipendono principalmente dalle dimensioni, dalla struttura, dalla pressione, dalla temperatura e dalla concentrazione del mezzo, dalla resistenza e da altri fattori. Il flusso e la portata sono interdipendenti, a condizione di un valore di portata costante quando la portata aumenta, l'area della porta della valvola è piccola e la resistenza del mezzo è grande, portando alla valvola è facile da danneggiare. Una grande portata produrrà elettricità statica a fluidi infiammabili ed esplosivi; Tuttavia, una bassa portata significa bassa efficienza produttiva. Si consiglia di scegliere una portata bassa (0.1-2 m / s) in base alla concentrazione per fluidi grandi ed esplosivi come l'olio.

Lo scopo del controllo della portata nella valvola r è principalmente quello di prevenire la generazione di elettricità statica, che dipende dalla temperatura e pressione critiche, dalla densità, dalle proprietà fisiche del mezzo. In generale, conoscendo il flusso e la portata della valvola, è possibile calcolare la dimensione nominale della valvola. La dimensione della valvola ha la stessa struttura, la resistenza del fluido non è la stessa. Nelle stesse condizioni, maggiore è il coefficiente di resistenza della valvola, maggiore è la portata attraverso la valvola e minore è la portata; Minore è il coefficiente di resistenza, minore è il flusso della portata attraverso la valvola. Ecco la portata di un mezzo comune attraverso la valvola come riferimento.

Medio Tipologia Condizioni Velocità di flusso, m / s
Steam Vapore saturo DN> 200 30 ~ 40
DN = 200 ~ 100 25 ~ 35
DN <100 15 ~ 30
Vapore surriscaldato DN> 200 40 ~ 60
DN = 200 ~ 100 30 ~ 50
DN <100 20 ~ 40
Vapore a bassa pressione P ＜ 1.0 (pressione assoluta) 15 ~ 20
Vapore a media pressione P = 1.0 ~ 4.0 20 ~ 40
Vapore ad alta pressione P = 4.0 ~ 12.0 40 ~ 60
Gas Gas compresso （Pressione del manometro） Vuoto 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
Ossigeno （Pressione misurata） 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
Carbone   2.5 ~ 15
Mond gas （Pressione del manometro） Ρ = 0.1 ~ 0.15 10 ~ 15
Gas naturale   30
Azoto gassoso (pressione assoluta) Vuoto / Ρ = 5 ~ 10 15 ~ 25
Gas di ammoniaca （Pressione del manometro） Ρ <0.3 8 ~ 15
Ρ <0.6 10 ~ 20
2 3 ~ 8
Altro mezzo Acetilene Gas P <0.01 3 ~ 4
P <0.15 4 ~ 8
P <2.5 5
Cloruro Gas 10 ~ 25
Liquido 1.6
 Cloro idruro Gas 20
Liquido 1.5
ammoniaca liquida (pressione del calibro） Vuoto 0.05 ~ 0.3
0.6 0.3 ~ 0.8
2.0 0.8 ~ 1.5
Sodio idrossido (concentrazione) 0 ~ 30% 2
30% ~ 50% 1.5
50% ~ 73% 1.2
Acido solforico 88% ~ 100% 1.2
acido cloridrico / 1.5
 

Water

 Acqua a bassa viscosità (pressione del manometro） Ρ = 0.1 ~ 0.3 0.5 ~ 2
1.0 0.5 ~ 3
8.0 2 ~ 3
Ρ≤20 ~ 30 2 ~ 3.5
Rete di riscaldamento acqua circolante 0.3 ~ 1
Acqua di condensa Auto-flusso 0.2 ~ 0.5
Acqua di mare, acqua leggermente alcalina Ρ <0.6 1.5 ~ 2.5

 

Il coefficiente di resistenza al flusso e la perdita di pressione per la valvola

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La resistenza della valvola e la perdita di pressione sono diverse ma sono così strettamente correlate, per capire la loro relazione, è necessario prima capire il coefficiente di resistenza e il coefficiente di perdita di pressione. Il coefficiente di resistenza al flusso dipende dalla diversa struttura del flusso, dall'apertura della valvola e dalla portata media, è un valore variabile. In generale, la struttura fissa della valvola in un certo grado di apertura è un coefficiente di flusso fisso, è possibile calcolare la pressione di entrata e di uscita della valvola in base al coefficiente di flusso, questa è la perdita di pressione.

Il coefficiente di flusso (coefficiente di scarico) è un indice importante per misurare la capacità di flusso della valvola. Rappresenta la portata quando si perde il fluido per unità di pressione attraverso la valvola. Maggiore è il valore, minore è la perdita di pressione quando il fluido scorre attraverso la valvola. La maggior parte dei produttori di valvole include i valori dei coefficienti di flusso di valvole di diverse classi di pressione, tipi e dimensioni nominali nelle specifiche del prodotto per la progettazione e l'uso. Il valore del coefficiente di flusso varia in base alle dimensioni, alla forma e alla struttura della valvola. Inoltre, anche il coefficiente di flusso della valvola è influenzato dall'apertura della valvola. Secondo diverse unità, il coefficiente di flusso ha diversi codici e valori quantitativi diversi, tra i quali i più comuni sono:

 

  • Coefficiente di flusso Cv: portata alla caduta di pressione di 1psi quando l'acqua scorre attraverso la valvola a 15.6 ° c (60 ° f).
  • Coefficiente di flusso Kv: la portata volumetrica quando il flusso d'acqua tra 5 ℃ e 40 ℃ genera una caduta di pressione di 1 bar attraverso la valvola.

Cv = 1.167Kv

Il valore Cv di ciascuna valvola è determinato dalla sezione del flusso solido.

Il coefficiente di resistenza della valvola si riferisce al fluido attraverso la perdita di resistenza del fluido della valvola, indicata dalla caduta di pressione (pressione differenziale △ P) prima e dopo la valvola. Il coefficiente di resistenza della valvola dipende dalle dimensioni della valvola, dalla struttura e dalla forma della cavità, più dipende dal disco, dalla struttura della sede. Ogni elemento nella camera del corpo valvola può essere considerato un sistema di componenti (rotazione del fluido, espansione, restringimento, ritorno, ecc.) Che generano resistenza. Quindi la perdita di carico nella valvola è approssimativamente uguale alla somma della perdita di carico dei componenti della valvola. In generale, è possibile aumentare il coefficiente di resistenza della valvola nelle seguenti circostanze.

  • L'apertura della valvola viene improvvisamente ingrandita. Quando la porta viene improvvisamente ingrandita, la velocità della parte fluida viene consumata nella formazione di correnti parassite, agitazione e riscaldamento del fluido, ecc .;
  • L'espansione graduale dell'apertura della valvola: quando l'angolo di espansione è inferiore a 40 °, il coefficiente di resistenza del tubo tondo a espansione graduale è inferiore a quello dell'espansione improvvisa, ma quando l'angolo di espansione è superiore a 50 °, il coefficiente di resistenza aumenta del 15% ~ 20% rispetto all'improvvisa espansione.
  • L'apertura della valvola si restringe improvvisamente.
  • L'apertura della valvola è liscia e persino gira o gira d'angolo.
  • Collegamento affusolato simmetrico dell'apertura della valvola.

 

In generale, le valvole a sfera a passaggio totale e le valvole a saracinesca hanno la minore resistenza ai fluidi a causa della mancanza di rotazione e riduzione, quasi uguale al sistema di tubazioni, che è il tipo di valvola che offre la capacità di flusso più eccellente.