Como escolher a válvula para tubulação de oxigênio?

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O oxigênio tem propriedades químicas tipicamente ativas. É uma substância fortemente oxidante e combustível e pode combinar-se com a maioria dos elementos para formar óxidos, exceto ouro, prata e gases inertes, como hélio, néon, argônio e criptônio. Uma explosão ocorre quando o oxigênio é misturado com gases combustíveis (acetileno, hidrogênio, metano, etc.) em uma determinada proporção ou quando a válvula do tubo encontra um incêndio repentino. O fluxo de oxigênio na mudança do sistema de dutos no processo de transporte de gás oxigênio, a European Industrial Gas Association (EIGA) desenvolveu o padrão IGC Doc 13/12E “Oxygen Pipeline and Piping Systems” dividiu as condições de trabalho do oxigênio em “impacto” e “ sem impacto”. O “impacto” é uma ocasião perigosa porque é fácil estimular energia, causando combustão e explosão. A válvula de oxigênio é a típica “ocasião de impacto”.

A válvula de oxigênio é um tipo de válvula especial projetada para tubulações de oxigênio, tem sido amplamente utilizada em metalurgia, petróleo, química e outras indústrias que envolvem oxigênio. O material da válvula de oxigênio é limitado à pressão de trabalho e vazão para evitar a colisão de partículas e impurezas na tubulação. Portanto, o engenheiro deve considerar totalmente o atrito, a eletricidade estática, a ignição de não metais, possíveis poluentes (corrosão superficial do aço carbono) e outros fatores ao selecionar a válvula de oxigênio.

Por que as válvulas de oxigênio são propensas a explodir?

  • A ferrugem, a poeira e a escória de soldagem no tubo causam combustão por fricção com a válvula.

No processo de transporte, o oxigênio comprimido irá esfregar e colidir com óleo, sucata de óxido de ferro ou combustor de pequenas partículas (pó de carvão, partículas de carbono ou fibra orgânica), resultando em uma grande quantidade de calor de fricção, resultando na combustão de tubos e equipamento, que está relacionado ao tipo de impurezas, tamanho das partículas e velocidade do fluxo de ar. O pó de ferro é fácil de queimar com oxigênio e quanto mais fino o tamanho da partícula, menor o ponto de ignição; Quanto maior a velocidade, mais fácil é queimar.

  • O oxigênio comprimido adiabaticamente pode inflamar combustíveis.

Os materiais de baixo ponto de ignição, como óleo e borracha na válvula, entrarão em ignição em alta temperatura local. O metal reage com o oxigênio, e essa reação de oxidação é significativamente intensificada pelo aumento da pureza e da pressão do oxigênio. Por exemplo, na frente da válvula é 15MPa, a temperatura é 20°C, a pressão atrás da válvula é 0,1MPa, se a válvula for aberta rapidamente, a temperatura do oxigênio após a válvula pode chegar a 553°C de acordo com o cálculo da compressão adiabática fórmula, que atingiu ou excedeu o ponto de ignição de alguns materiais.

  • O baixo ponto de ignição dos combustíveis em oxigênio puro de alta pressão é o indutor da combustão da válvula de oxigênio

A intensidade da reação de oxidação depende da concentração e pressão do oxigênio. A reação de oxidação ocorre violentamente no oxigênio puro, ao mesmo tempo em que emite uma grande quantidade de calor, de modo que a válvula de oxigênio no oxigênio puro de alta pressão apresenta grande perigo potencial. Testes mostraram que a energia de detonação do fogo é inversamente proporcional ao quadrado da pressão, o que representa uma grande ameaça para a válvula de oxigênio.

Os tubos, conexões de válvulas, juntas e todos os materiais em contato com o oxigênio nas tubulações devem ser rigorosamente limpos devido às propriedades especiais do oxigênio, purgados e desengraxados antes da instalação para evitar a produção de sucata, graxa, poeira e partículas sólidas muito pequenas. ou deixados para trás no processo de fabricação. Quando estão no oxigênio através da válvula, é fácil causar combustão por fricção ou risco de explosão.

Como escolher uma válvula usada para oxigênio?

Alguns projetos proíbem explicitamente válvulas de gaveta de ser usado em tubulações de oxigênio com pressão de projeto superior a 0,1mpa. Isso ocorre porque a superfície de vedação das válvulas gaveta será danificada pelo atrito no movimento relativo (ou seja, a abertura/fechamento da válvula), o que faz com que pequenas “partículas de pó de ferro” caiam da superfície de vedação e peguem fogo facilmente. Da mesma forma, a linha de oxigênio de outro tipo de válvula também explodirá no momento em que a diferença de pressão entre os dois lados da válvula for grande e a válvula abrir rapidamente.

  • Tipo de válvula

A válvula instalada na tubulação de oxigênio é geralmente uma válvula globo, a direção geral do fluxo do meio da válvula é para dentro e para fora, enquanto a válvula de oxigênio é o oposto para garantir uma boa força da haste e o fechamento rápido do núcleo da válvula.

  • Material da válvula

Corpo da válvula: Recomenda-se a utilização de aço inoxidável abaixo de 3MPa; O aço-liga Inconel 625 ou Monel 400 é usado acima de 3MPa.

  • Aparar

(1) As partes internas da válvula devem ser tratadas com Inconel 625 e endurecimento superficial;

(2) O material da haste/manga da válvula é Inconel X-750 ou Inconel 718;

(3) Deve ser válvula não redutora e manter o mesmo calibre da tubulação original; A sede do núcleo da válvula não é adequada para soldagem de superfícies duras;

(4) O material do anel de vedação da válvula é grafite moldado sem graxa (baixo teor de carbono);

(5) Gaxeta dupla é usada para a tampa superior da válvula. A gaxeta é de grafite isento de graxa, resistente a altas temperaturas (468 ℃).

(6) O oxigênio no fluxo de rebarbas ou ranhuras produzirá atrito em alta velocidade, o que produz o acúmulo de uma grande quantidade de calor e pode explodir com compostos de carbono, o acabamento da superfície interna da válvula deve atender aos requisitos da ISO 8051-1 Sa2 .

 

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Por que o design antiestático é essencial para válvulas esféricas?

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A eletricidade estática é um fenômeno físico comum. Quando dois materiais diferentes entram em atrito, a transferência de elétrons produz carga eletrostática, esse processo é chamado de eletrificação por fricção. Em teoria, dois objetos de materiais diferentes podem produzir eletricidade estática quando se esfregam, mas dois objetos do mesmo material não podem. Quando o fenômeno produzido no corpo da válvula, ou seja, o atrito entre a esfera e a esfera, haste e corpo não metálico da sede produzirá cargas estáticas quando a válvula estiver aberta e fechada, o que traz um risco potencial de incêndio para todo o sistema de dutos. Para evitar faíscas estáticas, um dispositivo antiestático é projetado na válvula para reduzir ou derivar a carga estática da esfera.

API 6D-2014 “5.23 dispositivo antiestático” estipula o seguinte: “válvula de esfera de sede maciae, a válvula macho e a válvula gaveta devem ter um dispositivo antiestático. O teste do dispositivo deverá ser realizado de acordo com a seção H.5 se o comprador exigir. API 6D “Teste antiestático H.5” declara: “a resistência entre o fechamento e o corpo da válvula, a haste/eixo e o corpo da válvula deve ser testada por uma fonte de alimentação CC não superior a 12V. As medições de resistência devem ser feitas a seco antes da válvula de teste de pressão, seu valor de resistência não é superior a 10 Ω. As válvulas de sede macia devem instalar um dispositivo antiestático, mas as válvulas de sede metálica não são necessárias porque as sedes de plástico macio como (PTFE, PPL, NYLON, DEVLON, PEEK, etc.) tendem a gerar eletricidade estática ao esfregar com a esfera (geralmente metal) , enquanto as vedações metal-metal não. Se o meio for inflamável e explosivo, a faísca eletrostática provavelmente causará combustão ou até mesmo explosão, portanto, conecte as partes metálicas em contato com o não metálico através do dispositivo antiestático à haste e ao corpo e, finalmente, libere a eletricidade estática através do antiestático dispositivo de colagem no corpo. O princípio antiestático da válvula de esfera flutuante é mostrado na figura abaixo.

O dispositivo antiestático é composto por uma mola e uma esfera de aço (“eletrostático – conjuntos de mola”). De modo geral, as válvulas esfera flutuantes consistem em dois “conjuntos de molas eletrostáticas”, um na superfície de contato da haste e da esfera e o outro na haste e no corpo. Quando a válvula está aberta ou fechada, a eletricidade estática é gerada pelo atrito entre a esfera e a sede. Por causa da folga entre a haste e a esfera, quando a haste da válvula é acionada pela esfera, a pequena esfera dos “conjuntos de molas eletrostáticas” salta, o que aciona a eletrostática para a haste da válvula, ao mesmo tempo, a haste da válvula e a superfície de contato do corpo da válvula dos conjuntos de molas eletrostáticas, exportará estática para o corpo devido ao mesmo princípio, acabará por descarga eletrostática completamente.

Em suma, um dispositivo antiestático usado em um válvula de esfera é reduzir a carga estática gerada na bola devido ao atrito. É usado para proteger a válvula contra faíscas que podem inflamar o combustível que flui através da válvula. A válvula de esfera com design antiestático é especialmente para áreas como petróleo e gás, química, usinas de energia e outras áreas industriais em que a ausência de fogo é a importante garantia de uma produção segura.

Qual é a diferença entre uma válvula de alívio e uma válvula de segurança?

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As válvulas de segurança e as válvulas de alívio possuem estrutura e desempenho semelhantes, ambas descarregando o meio interno automaticamente quando a pressão excede o valor definido para garantir a segurança do dispositivo de produção. Devido a esta semelhança essencial, os dois são frequentemente confundidos e as suas diferenças são frequentemente ignoradas, uma vez que são intercambiáveis em algumas instalações de produção. Para uma definição mais clara, consulte as especificações ASME de caldeiras e vasos de pressão.

Válvula de segurança: Um dispositivo automático de controle de pressão acionado pela pressão estática do meio na frente da válvula é utilizado para aplicações de gás ou vapor, com ação totalmente aberta.

Válvula de alívio: Também conhecida como válvula de transbordamento, um dispositivo automático de alívio de pressão acionado pela pressão estática na frente da válvula. Abre proporcionalmente à medida que a pressão excede a força de abertura, usada principalmente para aplicações de fluidos.

 

A diferença básica está no seu princípio de funcionamento: A válvula de segurança alivia a pressão para a atmosfera, ou seja, para fora do sistema, pode ser um dispositivo de alívio de pressão de vasos de fluido, quando o valor de pressão definido é atingido a válvula abre quase totalmente. Pelo contrário, a válvula de alívio alivia a pressão, devolvendo o fluido ao sistema, que é o lado de baixa pressão. A válvula de alívio abre gradualmente se a pressão aumentar gradualmente.

A diferença também é geralmente mostrada em capacidade e ponto de ajuste. A válvula de escape é usada para aliviar a pressão para evitar uma condição de sobrepressão, o operador pode ser necessário para ajudar a abrir a válvula em resposta a um sinal de controle e fechá-la assim que aliviar as pressões excessivas e continuar a operar normalmente.

Uma válvula de segurança pode ser usada para aliviar a pressão que não necessita de reinicialização manual. Por exemplo, uma válvula de alívio térmico é usada para aliviar a pressão em um trocador de calor se ele estiver isolado, mas a possibilidade de expansão térmica do fluido poderia causar condições de sobrepressão. A válvula de segurança em uma caldeira ou outros tipos de vasos de pressão acionados deve ser capaz de remover mais energia do que é possível colocar no vaso.

Resumindo, as válvulas de segurança e as válvulas de alívio são os dois tipos de válvulas de controle mais comumente usados. A válvula de segurança pertence ao dispositivo de liberação de pressão, que só pode operar quando a pressão de trabalho ultrapassar a faixa permitida para proteger o sistema. A válvula de alívio pode produzir o meio de alta pressão rapidamente para atender aos requisitos de pressão do sistema e seu processo de trabalho é contínuo.

Sistema de cobertura de nitrogênio para tanques de armazenamento

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O sistema de cobertura de nitrogênio é completo com dispositivos para manter um estado de pressão constante por meio da injeção de gás N2, ou seja, gás inerte no compartimento superior do tanque de armazenamento. É composto por uma série de válvulas redutoras de alta pressão de nitrogênio (válvulas de fornecimento/válvulas de sangramento), válvulas de respiro, manômetro e outros sistemas de tubulação e dispositivos de segurança, pode funcionar suavemente sem energia externa como eletricidade ou gás, apresentando as vantagens de simples , conveniente e econômico, fácil de manter. O sistema de cobertura de nitrogênio evita o desenvolvimento de qualquer vácuo e reduz a evaporação, o que mantém o tanque de armazenamento em um valor de pressão projetado, tem sido amplamente utilizado em tanques de armazenamento, reatores e centrífugas de refinarias e fábricas de produtos químicos.

Quando a válvula de purga do tanque de armazenamento é aberta, o nível do líquido cai, o volume da fase gasosa aumenta e a pressão do nitrogênio diminui. Em seguida, a válvula de fornecimento de nitrogênio abre e injeta nitrogênio no tanque. Quando a pressão do nitrogênio no tanque atingir o valor definido da válvula de fornecimento de nitrogênio, ela fechará automaticamente. Em vez disso, quando a válvula de abastecimento do tanque é aberta para fornecer nitrogênio ao tanque, o nível do líquido aumenta, o volume da fase gasosa diminui e a pressão aumenta. Se a pressão for superior ao valor definido da válvula de alívio de nitrogênio, a válvula de alívio de nitrogênio abrirá e liberará nitrogênio e fará com que a pressão de nitrogênio no tanque caia. Quando a válvula de alívio de nitrogênio cair para o valor definido da válvula de alívio de nitrogênio, ela fechará automaticamente.

De modo geral, o regulador de fornecimento de nitrogênio pode ser um tipo de válvula de controle de pressão operada por piloto e autooperada, o dispositivo de descarga de nitrogênio adota a válvula de controle de micropressão autooperada, cujo diâmetro é geralmente igual ao diâmetro da válvula de entrada; A válvula de respiro é instalada na parte superior do tanque e é projetada para proteção contra explosão e incêndio. A pressão de fornecimento de nitrogênio é de cerca de 300 ~ 800KPa, a pressão de ajuste da cobertura de nitrogênio é de 1KPa, a pressão de sangramento de nitrogênio é de 1,5kpa, a pressão de expiração da válvula respiratória é de 2KPa e a pressão de inspiração -0,8 KPa; A válvula de respiro não funciona normalmente apenas quando a válvula principal falha e a pressão no tanque está muito alta ou muito baixa.

Oferecemos um sistema completo de cobertura de tanques com dispositivos de segurança, juntamente com válvulas redutoras de alta pressão de nitrogênio e componentes para tanques de armazenamento, reatores e centrífugas.

O que são válvulas de respiro?

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Às vezes chamada de válvula de alívio de pressão e vácuo, a válvula de respiro é uma parte importante para tanques e vasos atmosféricos nos quais os solventes são preenchidos e aspirados em uma alta vazão. Este tipo de válvula é instalada nas linhas de inspiração e expiração de tanques, recipientes e equipamentos de processo para reter vapores tóxicos e evitar a contaminação atmosférica, equilibrando assim flutuações imprevistas de pressão e vácuo e proporcionando maior proteção e segurança contra incêndio.

Como funciona a válvula de respiro?

A estrutura interna da válvula respiratória é composta essencialmente por uma válvula inspiratória e uma válvula expiratória, que podem ser dispostas lado a lado ou sobrepostas. Quando a pressão do tanque é igual à pressão atmosférica, o disco da válvula de pressão e a válvula de vácuo e a sede trabalham juntos devido ao efeito de “adsorção”, tornando a sede estanque sem vazamentos. Quando a pressão ou o vácuo aumentam, o disco abre e mantém uma boa vedação devido ao efeito de “adsorção” na lateral da sede.

Quando a pressão no tanque sobe para os valores de projeto permitidos, a válvula de pressão é aberta e o gás no tanque é descarregado na atmosfera externa através da lateral da válvula de ventilação (ou seja, a válvula de pressão). Neste momento, a válvula de vácuo está fechada devido à pressão positiva no tanque. Por outro lado, o processo de expiração ocorre quando o tanque está carregado e a evaporação do líquido devido à temperatura atmosférica mais elevada, a válvula de vácuo abre devido à pressão positiva da pressão atmosférica, e o gás externo entra no tanque através da válvula de sucção (ou seja, a válvula de vácuo), neste ponto a válvula de pressão fecha. A válvula de pressão e a válvula de vácuo não podem abrir em nenhum momento. Quando a pressão ou vácuo no tanque cai ao normal, as válvulas de pressão e vácuo fecham e interrompem o processo de expiração ou inspiração.

 

A finalidade da válvula de respiro?

A válvula respiratória deverá ser vedada em condições normais somente se:

(1) Quando o tanque está sangrando, a válvula respiratória começa a inalar ar ou nitrogênio para dentro do tanque.

(2) Ao encher o tanque, a válvula respiratória começa a empurrar o gás exalado para fora do tanque.

(3) Devido às mudanças climáticas e outras razões, a pressão do vapor do material no tanque aumenta ou diminui, e a válvula respiratória exala o vapor ou inspira ar ou nitrogênio (geralmente chamado de efeito térmico).

(4) O líquido do tanque evapora bruscamente devido ao gás exalado aquecido em caso de incêndio, e a válvula de respiração começa a esvaziar para fora do tanque para evitar danos ao tanque devido à sobrepressão.

(5) As condições de trabalho, como transporte pressurizado de líquidos voláteis, reações químicas de dispositivos de transferência de calor internos e externos e erros operacionais, a válvula respiratória é operada para evitar danos ao tanque de armazenamento devido a sobrepressão ou supervácuo.

 

Padrões comuns para válvula de respiro

DIN EN 14595-2016 – Tanque para transporte de equipamentos de serviço de mercadorias perigosas para tanques com respiro de pressão e vácuo.

 

Como a válvula de respiro é instalada?

(1) a válvula de respiro deve ser instalada no ponto mais alto do topo do tanque. Teoricamente falando, do ponto de vista de redução das perdas por evaporação e outras emissões, a válvula de respiro deve ser instalada no ponto mais alto do espaço do tanque para fornecer o acesso mais direto e máximo à válvula de respiro.

(2) O grande volume de tanques para evitar uma única válvula respiratória devido ao risco de falha de sobrepressão ou pressão negativa pode ser instalada em duas válvulas respiratórias. Para evitar a operação de duas válvulas respiratórias e aumentar o risco de falha ao mesmo tempo, geralmente as duas válvulas respiratórias de sucção e pressão de descarga no projeto do tipo gradiente, uma funcionando normalmente, a outra é sobressalente.

(3) Se um grande volume respiratório fizer com que o volume respiratório de uma única válvula respiratória não atenda aos requisitos, duas ou mais válvulas respiratórias podem ser equipadas, e a distância entre elas e o centro da parte superior do tanque deve ser igual, isto é, arranjo simétrico na parte superior do tanque.

(4) Se a válvula respiratória estiver instalada no tanque de cobertura de nitrogênio, a posição de conexão do tubo de fornecimento de nitrogênio deve estar distante da interface da válvula respiratória e inserida no tanque de armazenamento pela parte superior do tanque por cerca de 200 mm, de modo que o nitrogênio não é descarregado diretamente após entrar no tanque e desempenha o papel de cobertura de nitrogênio.

(5) Se houver um supressor na válvula respiratória, a influência da queda de pressão do supressor na pressão de descarga da válvula respiratória deve ser considerada para evitar sobrepressão do tanque.

(6) Quando a temperatura média do tanque for inferior ou igual a 0, a válvula de respiro deve ter medidas anticongelantes para evitar que o tanque congele ou bloqueie o disco da válvula causado pela má exaustão do tanque ou fornecimento de ar insuficiente, resultando no tanque do tambor de sobrepressão do tanque ou no tanque esvaziado de baixa pressão.

 

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Especificação de teste de incêndio API para válvulas: API 607 VS API 6FA

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As válvulas utilizadas em algumas indústrias, como a indústria petroquímica, apresentam risco potencial de incêndio, devem ser especialmente projetadas para que ainda tenham certo desempenho de vedação e desempenho operacional sob fogo de alta temperatura. Um teste de segurança contra incêndio é um método importante para medir a resistência ao fogo da válvula. Atualmente, existem Existem várias organizações que fornecem procedimentos
relevantes para o teste de equipamentos petroquímicos quanto à sua funcionalidade quando expostos ao fogo, como API, ISO, EN, BS ect, dos quais diferem ligeiramente em métodos e especificações de teste. Hoje aprendemos aqui os requisitos para teste de resistência ao fogo API, incluindo API 607, API 6FA, API 6FD. São testes de segurança contra incêndio para as válvulas 6D e 6A.

Teste de incêndio API 607-2010 para válvulas quarto de volta e válvulas equipadas com sedes não metálicas, como válvula esfera, válvula borboleta, válvula macho. Os requisitos de teste de incêndio para atuadores (por exemplo, elétricos, pneumáticos, hidráulicos) que não sejam atuadores manuais ou outros mecanismos similares (quando fazem parte do conjunto normal da válvula) não são cobertos por esta norma. API 6FA se aplica a válvulas de sede macia de um quarto de volta, conforme coberto em API 6D e API 6A, as válvulas de tubulação incluem válvulas de esfera e macho, por exemplo, válvulas de esfera, válvulas gaveta, válvulas macho, mas válvulas de retenção não estão incluídas e o teste de fogo para verificação válvulas é especificado na API 6FD. API 6A é o padrão para válvulas de segurança para cabeças de poço e equipamentos de árvores, correspondendo à ISO 10423 e API 6D é o padrão para válvulas de esfera de linha, correspondendo à ISO 14316.

 

Comparação de API 607 e API 6FA

Especificação API 607, 4ed API6FA
Escopo

 

 DN para todos

PN≤ANSI CL2500

 DN para todos
Selagem Selado macio Não especificado
Terminar conexão ANSI ANSI
Material do corpo Não especificado Não especificado
Líquido de teste Água Água
Posição da bola Fechado Fechado
Posição da haste Horizontal Horizontal
Temperatura 760-980°C de chama

≥650℃ do corpo

 760-980°C de chama

≥650℃ do corpo
Período de queima 30 minutos 30 minutos
Pressão durante o período de queima Ac. para classificação de pressão

por exemplo, ANSI 600=74,7bar

 Ac. para classificação de pressão

por exemplo, ANSI 600=74,7bar
Teste de vazamento durante o período de queima, interno Não inclua padrões da empresa como EXXON, SNEA etc. Máximo 400ml*polegada/min
Teste de vazamento durante o período de queima, externo Máximo 100ml*polegada/min Máximo 100ml*polegada/min

 

Para obter mais informações sobre a válvula resistente ao fogo, não hesite em contactar-nos em [email protected] ou acesse nosso site: www.perfect-valve.com.