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L'ossigeno ha proprietà chimiche tipicamente attive. È una sostanza fortemente ossidante e combustibile e può combinarsi con la maggior parte degli elementi per formare ossidi ad eccezione di oro, argento e gas inerti come elio, neon, argon e kripton. Un'esplosione avviene quando l'ossigeno viene miscelato con gas combustibili (acetilene, idrogeno, metano, ecc.) in una certa proporzione o quando la valvola del tubo incontra un incendio improvviso. Il flusso di ossigeno nel sistema di tubazioni cambia nel processo di trasporto del gas di ossigeno, l'Associazione europea del gas industriale (EIGA) ha sviluppato lo standard IGC Doc 13/12E "Oxygen Pipeline and Piping Systems" dividendo le condizioni di lavoro dell'ossigeno in "impatto" e " senza impatto”. L'“impatto” è un'occasione pericolosa perché è facile stimolare energia, provocando combustione ed esplosione. La valvola dell’ossigeno è la tipica “occasione d’impatto”.

La valvola dell'ossigeno è un tipo di valvola speciale progettata per le condutture dell'ossigeno, è stata ampiamente utilizzata nella metallurgia, nel petrolio, nell'industria chimica e in altre industrie che coinvolgono l'ossigeno. Il materiale della valvola dell'ossigeno è limitato alla pressione di esercizio e alla portata per prevenire la collisione di particelle e impurità nella tubazione. Pertanto, quando seleziona la valvola dell'ossigeno, l'ingegnere deve considerare attentamente l'attrito, l'elettricità statica, l'accensione non metallica, i possibili inquinanti (corrosione superficiale dell'acciaio al carbonio) e altri fattori.

Perché le valvole dell'ossigeno tendono a esplodere?

• La ruggine, la polvere e le scorie di saldatura presenti nel tubo provocano la combustione per attrito con la valvola.

Nel processo di trasporto, l'ossigeno compresso sfrega e si scontra con olio, rottami di ossido di ferro o piccole particelle del combustore (polvere di carbone, particelle di carbonio o fibra organica), provocando una grande quantità di calore di attrito, con conseguente combustione di tubi e apparecchiatura, che è correlata al tipo di impurità, alla dimensione delle particelle e alla velocità del flusso d'aria. La polvere di ferro è facile da bruciare con l'ossigeno e quanto più fine è la dimensione delle particelle, tanto più basso è il punto di accensione; Maggiore è la velocità, più facile sarà bruciare.

• L'ossigeno compresso adiabaticamente può accendere i combustibili.

I materiali a basso punto di accensione come olio e gomma nella valvola si accenderanno a una temperatura locale elevata. Il metallo reagisce con l'ossigeno e questa reazione di ossidazione viene notevolmente intensificata aumentando la purezza e la pressione dell'ossigeno. Ad esempio, davanti alla valvola è 15MPa, la temperatura è 20℃, la pressione dietro la valvola è 0,1MPa, se la valvola viene aperta rapidamente, la temperatura dell'ossigeno dopo la valvola può raggiungere 553℃ secondo il calcolo della compressione adiabatica formula, che ha raggiunto o superato il punto di accensione di alcuni materiali.

• Il basso punto di accensione dei combustibili nell'ossigeno puro ad alta pressione è l'incentivo alla combustione della valvola dell'ossigeno

L'intensità della reazione di ossidazione dipende dalla concentrazione e dalla pressione dell'ossigeno. La reazione di ossidazione avviene violentemente nell'ossigeno puro, allo stesso tempo emette una grande quantità di calore, quindi la valvola dell'ossigeno nell'ossigeno puro ad alta pressione presenta un grande potenziale pericolo. I test hanno dimostrato che l'energia di detonazione del fuoco è inversamente proporzionale al quadrato della pressione, il che rappresenta una grave minaccia per la valvola dell'ossigeno.

I tubi, i raccordi delle valvole, le guarnizioni e tutti i materiali a contatto con l'ossigeno nelle tubazioni devono essere rigorosamente puliti a causa delle particolari proprietà dell'ossigeno, spurgati e sgrassati prima dell'installazione per evitare la produzione di ferraglia, grasso, polvere e piccolissime particelle solide o lasciati indietro nel processo di produzione. Quando sono nell'ossigeno attraverso la valvola, è facile causare combustione per attrito o rischio di esplosione.

Come scegliere una valvola utilizzata per l'ossigeno?

Alcuni progetti lo vietano esplicitamente saracinesche dall'uso in tubazioni dell'ossigeno con pressione di progetto superiore a 0,1 mpa. Questo perché la superficie di tenuta delle valvole a saracinesca verrà danneggiata dall'attrito nel movimento relativo (ovvero l'apertura/chiusura della valvola), che fa sì che piccole "particelle di polvere di ferro" cadano dalla superficie di tenuta e prendano facilmente fuoco. Allo stesso modo, anche la linea dell'ossigeno di un altro tipo di valvole esploderà nel momento in cui la differenza di pressione tra i due lati della valvola è grande e la valvola si apre rapidamente.

• Tipo di valvola

La valvola installata nella tubazione dell'ossigeno è generalmente una valvola a globo, la direzione generale del flusso del mezzo della valvola è verso il basso dentro e fuori, mentre la valvola dell'ossigeno è l'opposto per garantire una buona forza dello stelo e la rapida chiusura del nucleo della valvola.

• Materiale della valvola

Corpo valvola: si consiglia di utilizzare acciaio inossidabile con resistenza inferiore a 3 MPa; Al di sopra di 3 MPa viene utilizzato l'acciaio legato Inconel 625 o Monel 400.

• Ordinare

(1) Le parti interne della valvola devono essere trattate con Inconel 625 e indurente superficiale;

(2) Il materiale dello stelo/manicotto della valvola è Inconel X-750 o Inconel 718;

(3) Dovrebbe essere una valvola non riduttrice e mantenere lo stesso calibro del tubo originale; La sede del nucleo della valvola non è adatta per la saldatura di superfici dure;

(4) Il materiale dell'anello di tenuta della valvola è grafite stampata senza grasso (a basso contenuto di carbonio);

(5) Per il coperchio superiore della valvola viene utilizzata una doppia guarnizione. La baderna è in grafite priva di grasso resistente alle alte temperature (468℃).

(6) L'ossigeno nel flusso di bave o scanalature produrrà attrito ad alta velocità, che produce l'accumulo di una grande quantità di calore e potrebbe esplodere con composti di carbonio, la finitura della superficie interna della valvola deve soddisfare i requisiti della norma ISO 8051-1 Sa2 .

 

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Le valvole di sicurezza e le valvole di sicurezza hanno struttura e prestazioni simili, entrambe scaricano automaticamente i fluidi interni quando la pressione supera il valore impostato per garantire la sicurezza del dispositivo di produzione. A causa di questa sostanziale somiglianza, i due prodotti vengono spesso confusi e le loro differenze vengono spesso trascurate poiché sono intercambiabili in alcuni impianti di produzione. Per una definizione più chiara, fare riferimento alle specifiche ASME per caldaie e recipienti a pressione.

Valvola di sicurezza: un dispositivo di controllo automatico della pressione azionato dalla pressione statica del mezzo davanti alla valvola viene utilizzato per applicazioni con gas o vapore, con azione completamente aperta.

Valvola di sicurezza: nota anche come valvola di troppopieno, è un dispositivo di sicurezza automatico azionato dalla pressione statica davanti alla valvola. Si apre proporzionalmente quando la pressione supera la forza di apertura, utilizzato principalmente per applicazioni fluide.

 

La differenza fondamentale sta nel principio di funzionamento: la valvola di sicurezza scarica la pressione nell'atmosfera, cioè fuori dal sistema, può essere un dispositivo di limitazione della pressione dei contenitori di fluidi, quando viene raggiunto il valore di pressione impostato la valvola si apre quasi completamente. Al contrario, la valvola di sicurezza allevia la pressione scaricando il fluido nel sistema, che è il lato a bassa pressione. La valvola di sicurezza si apre gradualmente se la pressione aumenta gradualmente.

La differenza viene generalmente visualizzata anche in termini di capacità e setpoint. UN valvola di sfogo viene utilizzata per scaricare la pressione per prevenire una condizione di sovrapressione, potrebbe essere necessario che l'operatore assista nell'apertura della valvola in risposta a un segnale di controllo e la richiuda una volta scaricata la pressione in eccesso e continua a funzionare normalmente.

Per scaricare la pressione è possibile utilizzare una valvola di sicurezza che non necessita di ripristino manuale. Ad esempio, una valvola di scarico termico viene utilizzata per scaricare la pressione in uno scambiatore di calore se è isolato ma la possibilità di espansione termica del fluido potrebbe causare condizioni di sovrapressione. La valvola di sicurezza su una caldaia o altri tipi di recipienti a pressione alimentati deve essere in grado di rimuovere più energia che è possibile immettere nel recipiente.

In breve, le valvole di sicurezza e le valvole di sicurezza sono i due tipi di valvole di controllo più comunemente utilizzate. La valvola di sicurezza appartiene al dispositivo di rilascio della pressione, che può funzionare solo quando la pressione di esercizio supera l'intervallo consentito per proteggere il sistema. La valvola di sicurezza può far sì che il mezzo ad alta pressione soddisfi rapidamente i requisiti di pressione del sistema e il suo processo di lavoro è continuo.

A volte definita valvola limitatrice di pressione e vuoto, la valvola di sfiato è una parte importante per serbatoi e recipienti atmosferici in cui i solventi vengono riempiti e aspirati ad una portata elevata. Questo tipo di valvola è installata nelle linee di inspirazione ed espirazione di serbatoi, recipienti e apparecchiature di processo per trattenere i vapori tossici ed evitare la contaminazione atmosferica, bilanciando così le fluttuazioni impreviste di pressione e vuoto e fornendo maggiore protezione antincendio e sicurezza.

Come funziona la valvola di sfiato?

La struttura interna della valvola di respirazione è composta essenzialmente da una valvola di inspirazione e da una valvola di espirazione, che possono essere disposte affiancate o sovrapposte. Quando la pressione del serbatoio è uguale alla pressione atmosferica, il disco della valvola di pressione, la valvola del vuoto e la sede lavorano insieme a stretto contatto a causa dell'effetto di "adsorbimento", rendendo la sede ermetica senza perdite. Quando la pressione o il vuoto aumentano, il disco si apre e mantiene una buona tenuta grazie all'effetto di “adsorbimento” sul lato della sede.

Quando la pressione nel serbatoio sale ai valori di progetto consentiti, la valvola di pressione viene aperta e il gas nel serbatoio viene scaricato nell'atmosfera esterna attraverso il lato della valvola di sfiato (ovvero la valvola di pressione). In questo momento, la valvola del vuoto è chiusa a causa della pressione positiva nel serbatoio. Al contrario, il processo di espirazione avviene quando il serbatoio è carico e l'evaporazione del liquido a causa della temperatura atmosferica più elevata, la valvola del vuoto si apre a causa della pressione positiva della pressione atmosferica e il gas esterno entra nel serbatoio attraverso la valvola di aspirazione (vale a dire la valvola del vuoto), a questo punto la valvola della pressione si chiude. La valvola della pressione e la valvola del vuoto non possono aprirsi in nessun momento. Quando la pressione o il vuoto nel serbatoio tornano alla normalità, le valvole di pressione e vuoto si chiudono e interrompono il processo di espirazione o inspirazione.

 

Lo scopo della valvola di sfiato?

La valvola di respirazione deve essere sigillata in condizioni normali solo se:

(1) Quando il serbatoio si spurga, la valvola di respirazione inizia ad inalare aria o azoto nel serbatoio.

(2) Durante il riempimento del serbatoio, la valvola di respirazione inizia a spingere il gas espirato fuori dal serbatoio.

(3) A causa del cambiamento climatico e di altri motivi, la pressione del vapore del materiale nel serbatoio aumenta o diminuisce e la valvola di respirazione espira il vapore o inspira aria o azoto (solitamente chiamato effetto termico).

(4) Il liquido del serbatoio evapora bruscamente a causa del gas esalato riscaldato in caso di incendio e la valvola di respirazione inizia a sgonfiarsi fuori dal serbatoio per evitare danni al serbatoio dovuti alla sovrapressione.

(5) In condizioni di lavoro come il trasporto pressurizzato di liquidi volatili, reazioni chimiche di dispositivi di trasferimento di calore interni ed esterni ed errori operativi, la valvola di respirazione viene azionata per evitare danni al serbatoio di stoccaggio dovuti a sovrapressione o supervuoto.

 

Standard comuni per la valvola di sfiato

DIN EN 14595-2016– Cisterna per il trasporto di merci pericolose-attrezzature di servizio per serbatoi-sfiato di sfiato a pressione e vuoto.

 

Come viene installata la valvola di sfiato?

(1) la valvola di sfiato deve essere installata nel punto più alto della parte superiore del serbatoio. In teoria, dal punto di vista della riduzione delle perdite per evaporazione e di altri scarichi, la valvola di sfiato dovrebbe essere installata nel punto più alto dello spazio del serbatoio per fornire l'accesso più diretto e massimo alla valvola di sfiato.

(2) Il grande volume dei serbatoi impedisce l'uso di una singola valvola di respirazione a causa del rischio di guasto della sovrappressione o della pressione negativa, è possibile installare due valvole di respirazione. Per evitare il funzionamento di due valvole di respirazione e aumentare il rischio di guasti allo stesso tempo, solitamente le due valvole di respirazione di aspirazione e pressione di scarico nel design del tipo a gradiente, una funziona normalmente, l'altra è di riserva.

(3) Se un volume di respirazione elevato fa sì che il volume di respirazione di una singola valvola di respirazione non sia in grado di soddisfare i requisiti, è possibile equipaggiare due o più valvole di respirazione e la distanza tra loro e il centro della parte superiore del serbatoio deve essere uguale, cioè disposizione simmetrica sulla canotta.

(4) Se la valvola di respirazione è installata sul serbatoio di polmonazione dell'azoto, la posizione di collegamento del tubo di alimentazione dell'azoto deve essere lontana dall'interfaccia della valvola di respirazione e inserita nel serbatoio di stoccaggio dalla parte superiore del serbatoio per circa 200 mm, in modo che l'azoto non viene scaricato direttamente dopo essere entrato nel serbatoio e svolge il ruolo di copertura dell'azoto.

(5) Se è presente un dispositivo di arresto nella valvola di respirazione, è necessario considerare l'influenza della caduta di pressione del dispositivo di arresto sulla pressione di scarico della valvola di respirazione per evitare la sovrapressione del serbatoio.

(6) Quando la temperatura media del serbatoio è inferiore o uguale a 0, la valvola di sfiato deve essere dotata di misure antigelo per evitare che il serbatoio congeli o blocchi il disco della valvola a causa dello scarso scarico del serbatoio o dell'insufficiente alimentazione d'aria, con conseguente nel serbatoio del fusto a sovrapressione o nel serbatoio sgonfio a bassa pressione.

 

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