Что такое корпус клапана?

Клапан — это тип устройства, используемого для контроля, изменения или остановки движущихся компонентов направления потока, давления и расхода в трубопроводной системе. Корпус клапана является основной частью клапана. Он изготавливается с помощью различных производственных процессов в зависимости от класса давления, таких как литье, ковка и т. д. Корпус клапана с низким давлением обычно отливается, а корпус клапана со средним и высоким давлением изготавливается методом ковки.

Материалы для корпуса клапана
Обычно используемые материалы корпуса клапана: чугун, кованая сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь, сплав на основе никеля, медь, титан, пластик и т. д.

Углеродистая сталь
В нефтегазовой промышленности наиболее часто используемым материалом для корпуса клапана является ASTM A216 (литье) и ASTM A105 (ковка). Для эксплуатации при низких температурах используются ASTM A352 LCB/LCB для литых корпусов и ASTM A350 LF2/LF3 для кованых корпусов.

Нержавеющая сталь
Когда возникают дополнительные требования к температуре, давлению или увеличению коррозии, становятся необходимыми корпуса из нержавеющей стали: ASTM A351 CF8 (SS304) и CF8M (SS316) для литых устройств, а также различные ASTM A182 F304, F316, F321, F347 для кованых типов. . Для конкретных применений для корпусов клапанов используются специальные марки материалов, такие как дуплексные и суперстали (F51, F53, F55) и никелевые сплавы (монель, инконель, инколой, хастеллой).

Цветной
Для более тяжелых условий эксплуатации для изготовления кузова можно использовать цветные материалы или сплавы, такие как алюминий, медь, титановые сплавы и другие сплавы, сочетающие пластик и керамические материалы.

Торцевые соединения корпуса клапана
Корпус клапана можно соединять с другими механическими устройствами и трубами разными способами. Основными типами концов являются фланцы и приварные встык (для устройств диаметром более 2 дюймов), а также приварные или резьбовые/резьбовые (NPT или BSP) для устройств малого диаметра.

Фланцевый концевой клапан
Фланцевые соединения являются наиболее часто используемой формой соединения между клапанами и трубопроводами или оборудованием. Это разъемное соединение с фланцем, прокладкой, шпильками и гайками, образующими группу уплотнительной конструкции.

Фланцевое соединение, указанное в спецификации ASME B16.5, может применяться к различным клапанам большего диаметра и клапанам номинального давления, но существуют определенные ограничения по температуре использования в условиях высоких температур из-за простоты болтов фланцевого соединения. Чтобы вызвать явление ползучести и вызвать утечку, вообще говоря, фланцевое соединение рекомендуется использовать при температуре ≤350 ℃.

Поверхность фланца может быть выпуклой (RF), плоской (FF), кольцевой, шпунтованной, охватывающей и охватывающей, а также иметь обработку в любом из доступных вариантов (шток, зубчатый или гладкий).

Клапан с приварными концами
Сварное соединение между клапаном и трубопроводом может быть стыковым (BW) и раструбным (SW), используемым для трубопроводов высокого давления (растуточная сварка для меньших размеров, менее 2 дюймов, и стыковая сварка для больших диаметров). Эти сварные соединения дороже в исполнении, чем фланцевые соединения, поскольку требуют больше работы, но более надежны и менее подвержены утечкам в долгосрочной перспективе.

Клапаны с раструбными приварными концами по ASME B16.11 или концами под приварку встык по ASME B16.25 привариваются к соединительной трубе. Сварные соединения встык требуют полной сварки скошенных концов двух соединяемых деталей, тогда как соединения под сварку в раструб выполняются угловыми швами.

Концевой клапан с резьбой
Это простое соединение, которое часто используется для клапанов низкого давления или небольших клапанов диаметром менее 2 дюймов. Клапан соединяется с трубой с помощью концов конической резьбы, которая может быть BSP или NPT. Резьбовые соединения дешевле и проще в монтаже, так как труба просто накручивается на клапан, шпильки или сварочные работы без необходимости использования фланцев.

Выбор режимов работы клапана

В зависимости от режима работы клапан можно разделить на клапан с ручным управлением и клапан с приводом от привода. Приводы клапана - это устройства, которые работают и подключаются к клапану, управляемые вручную (маховик/пружинный рычаг), электрическим (соленоид/двигатель), пневматическим (мембрана, цилиндр, лопасть, пневматический двигатель, комбинация пленки и храпового механизма), гидравлическим (гидравлический цилиндр/гидравлический двигатель) и комбинированные (электрогидравлические, пневматические и гидравлические).

Устройство привода клапана можно разделить на прямоходное и угловое в зависимости от режимов движения. Устройство привода с прямым ходом представляет собой многооборотный привод, в основном подходящий для различных типов задвижек, проходных клапанов и дроссельных клапанов; Привод с угловым ходом представляет собой устройство с частичным поворотом, которому требуется угол всего 90°. в основном применимо к различным типам шаровых кранов и дроссельных заслонок. Выбор приводов клапанов должен основываться на полном понимании типа и характеристик приводов клапанов в зависимости от типа клапана, рабочих характеристик устройства и положения клапана на линии или устройстве.

 

Клапан с автоматическим подачей жидкости

Автоматический клапан должен полагаться на энергию самой среды, чтобы открыть и закрыть клапан, не требующий внешнего силового привода, такого как предохранительный клапан, редукционный клапан, конденсатоотводчик, обратный клапан, автоматический регулирующий клапан.

 

Маховик или рычажный клапан

Клапаны с ручным управлением являются наиболее широко используемым типом клапанов, которые представляют собой клапаны с ручным приводом и маховиками, ручками, рычагами и цепными колесами. Когда крутящий момент открытия и закрытия клапана больше, этот колесный или червячный редуктор можно установить между маховиком и штоком клапана. Универсальный шарнир и карданный вал также можно использовать, когда необходимо дистанционное управление.

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана, или гайке бугеля, которая вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом открываются и закрываются шаровые и задвижки.

Четвертьоборотные клапаны с ручным управлением, такие как Шаровой кран, Пробковый клапан или дроссельный клапан, для приведения которого в действие требуется рычаг. Однако существуют приложения, в которых невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага. В таких ситуациях могут потребоваться исполнительные механизмы.

 

Клапан с приводом от приводов

Исполнительный механизм — это приводное устройство, обеспечивающее линейное или вращательное движение, использующее определенный источник энергии и работающее под определенным управляющим сигналом. Базовые приводы используются для полного открытия или закрытия клапана. Приводам для управления или регулирования клапанов подается сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует множество различных типов приводов, наиболее часто используемые приводы клапанов показаны ниже:

  • Шестеренчатые приводы
  • Электродвигатели Приводы
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Соленоидные приводы

Большие клапаны должны работать в условиях высокого гидростатического давления и управляться с удаленного места. Когда время открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется стандартами проектирования системы. Эти клапаны обычно оснащены приводом.

 

Вообще говоря, выбор приводов зависит от нескольких факторов, таких как тип клапана, интервалы срабатывания, крутящий момент, управление переключателем, непрерывное управление, наличие внешнего источника питания, экономичность, техническое обслуживание и т. д., и эти факторы зависят от каждой ситуации.

Стандарты скорости утечки промышленного клапана

Арматура является одним из основных источников утечек в трубопроводной системе нефтехимической промышленности, поэтому герметизация арматуры имеет решающее значение. Скорость утечки клапана на самом деле представляет собой уровень уплотнения клапана, характеристики уплотнения клапана называются деталями уплотнения клапана, чтобы предотвратить возможность утечки среды.

Основные уплотнительные части клапана, включая: поверхность контакта между открывающейся и закрывающей частями и седлом, фитинг сальника, штока и сальниковой коробки, соединение между корпусом клапана и крышками. Первое относится к внутренним утечкам, которые напрямую влияют на способность клапана перекрывать среду и нормальную работу оборудования. Последние два – внешние утечки, то есть утечка среды из внутреннего клапана. Убытки и загрязнение окружающей среды, вызванные внешней утечкой, часто более серьезны, чем потери, вызванные внутренней утечкой. Утечка клапана не допускается, особенно в условиях высокой температуры и давления, легковоспламеняющихся, взрывоопасных, токсичных или агрессивных сред, поэтому клапан должен обеспечивать надежную герметичность, чтобы соответствовать требованиям условий его использования в отношении утечки. В настоящее время в мире широко используются пять типов стандартов классификации уплотнений клапанов.

 

ИСО 5208

Международная организация по стандартизации ISO 5208 определяет проверки и испытания, которые должен провести производитель клапанов, чтобы установить целостность границы давления промышленного металлического клапана и проверить степень герметичности закрытия клапана и структурную адекватность его механизма закрытия. .

В ISO 5208 указано 10 степеней утечки: A, AA, A, B, C, CC, D, E, EE, F, G, а степень A соответствует высшим классам. Существует слабо определенное соответствие между допустимыми значениями уровня утечки API 598 и значением утечки, значением A применительно к DN 50, уровнем CC-жидкость для обратных клапанов, отличных от металлических, и для обратных клапанов, уровень EE-газ и уровень G-. жидкость. Классы A, B, C, D, F и G соответствуют значениям EN 12266-1.

API 598

Стандарт Американского нефтяного института API 598 является наиболее часто используемым стандартом испытаний для клапанов американского стандарта. Он применим для следующих испытаний характеристик уплотнения клапанов по стандарту API:

API 594 Обратные клапаны с фланцевыми, проушинными, пластинчатыми и стыковыми соединениями

API 599 Фланцевые, резьбовые и приварные металлические пробковые клапаны.

API 602 Стальные задвижки и обратные клапаны DN 00 и ниже для нефтегазовой промышленности.

API 603 Фланцевые и приварные коррозионностойкие задвижки с болтовой крышкой.

API 608 Фланцевые, резьбовые и приварные металлические шаровые краны

API 609 Двухфланцевые дисковые затворы с проушинами и пластинами.

МСС СП61

Американская ассоциация по стандартизации производителей клапанов и фитингов MSS SP61 для испытания металлических клапанов под давлением устанавливает следующие допустимые требования к утечкам:

(1) В случае, если одна из уплотняющих поверхностей седла клапана изготовлена из пластика или резины, во время испытания на герметичность не должно наблюдаться утечек.

(2) Максимально допустимая утечка с каждой стороны в закрытом состоянии должна составлять: жидкость должна иметь номинальный размер (DN) 0 на мм, 0 в час, 4 мл; Газ номинального размера (DN) на миллиметр, 120 мл в час.

(3) Утечка, допускаемая обратным клапаном, может быть увеличена в 4 раза.

Следует отметить, что MS SSP 61 часто используется для проверки «полностью открытых» и «полностью закрытых» стальных клапанов, но не для регулирующих клапанов. MSS SP61 обычно не используется для испытаний клапанов американского стандарта.

АНСИФЦИ 70-2

Американские национальные стандарты/стандарты Американской ассоциации приборостроителей ANSI/FCI 70-2(ASME B16).104) применимы к требованиям к классу уплотнения регулирующего клапана. Металлоэластичное уплотнение или металлическое уплотнение следует выбирать в инженерном проекте с учетом характеристик среды и частоты открытия клапана. Клапан с металлическим седлом Классы уплотнений должны быть указаны в контракте на заказ, коэффициенты I, Ⅱ, Ⅲ используются реже из-за запроса более низкого уровня, обычно выбирают как минимум Ⅳ и V или Ⅵ для более высоких требований.

ЕН 12266—1

EN 12266-1, испытания промышленной арматуры, часть l, определяет испытания под давлением, методы испытаний и критерии приемки – обязательные требования. EN 12266-1 соответствует требованиям ISO 5208 по классификации уплотнений, но не имеет рейтингов AA, CC и EE. В новой редакции ISO 5208 добавлены шесть уровней AA, CC, E, EE, F и G, а также проведено сравнение с несколькими уровнями уплотнений API 598 и EN 12266.

 

При проектировании следует отметить, что API 600-2001 (ISO 10434–1998) определяет, что герметичность клапана проверяется в соответствии с ISO 5208, но утечка в таблицах 17 и 18 эквивалентна API 598–1996. , а не ISO 5208. Поэтому, когда API 600 и его стандарт испытаний на герметичность API 598 выбраны для технического проектирования, необходимо уточнить версию стандарта, чтобы обеспечить единообразие стандартного содержания.

Соответствующие рекомендации API 6D (ISO 14313) по утечкам в клапанах таковы: «Клапаны с мягким седлом и клапаны с масляным уплотнением не должны превышать ISO 5208 A (отсутствие видимой утечки), клапаны с металлическим седлом не должны превышать ISO 5208 (1993) D, за исключением случаев, когда не указано иное». Примечание в стандарте: «для специальных применений может потребоваться утечка ниже класса D по ISO 5208 (1993). Поэтому в контракте на заказ должны быть указаны требования к утечке, превышающие стандартные.

 

Шаровой кран с полным проходом и шаровой кран с уменьшенным проходом

Как мы все знаем, шаровые краны можно разделить на полнопроходные шаровые краны и шаровые краны уменьшенного размера в зависимости от формы проходного канала. А полнопроходной шаровой кран, широко известный как полнопроходной шаровой кран, имеет шар увеличенного размера, поэтому отверстие в шаре имеет тот же размер, что и трубопровод, что приводит к без очевидных ограничений и в основном используется в переключателях и цепях. Шаровые краны уменьшенного размера, также известные как стандартные проходные клапаны, представляют собой клапаны с открытием закрывающей части для регулирования потока, площадь которого меньше внутреннего диаметра трубопровода.

Для полнопроходных шаровых кранов и шаровых кранов с уменьшенным проходом не существует концепции стандартов на клапаны. ASTM, Великобритания требует, чтобы шаровой клапан был проверен только на падение давления, в то время как корейский стандарт предусмотрел положения в их концепции: диаметр шара клапана, меньший или равный 85% диаметра отверстия шарового крана, называется уменьшенным шаровым краном, диаметр шарового крана больше Диаметр порта шарового крана 95% называется шаровым краном полного диаметра. Вообще говоря, полнопроходной шаровой кран представляет собой канал равной ширины, его размер не может быть меньше номинального размера, указанного в стандарте, например, диаметр канала шарового крана полного диаметра DN50 составляет около 50 мм. Входное отверстие шарового клапана уменьшенного диаметра больше диаметра канала, а фактический диаметр канала, вероятно, меньше указанного в спецификации. Например, диаметр шарового крана уменьшенного диаметра DN50 составляет около 38, что примерно соответствует DN40.

Середина:

Полнопроходной шаровой кран в основном используется для транспортировки вязких, легко зашлакующихся сред, что упрощает регулярную очистку. шаровой клапан с уменьшенным портом в основном используется для транспортировки газа или среды с физическими характеристиками, аналогичными воде, в системе трубопроводов, его вес примерно на 30% легче, чем у полнопроходного шарового крана, а сопротивление потоку составляет всего 1/7 того же диаметра шарового клапана.

Приложение:

Полнопроходной шаровой кран обеспечивает небольшое сопротивление потоку и особенно подходит для сложных условий. Цельносварные полнопроходные шаровые краны необходимы землевладельцам, находящимся под землей на нефте- и газопроводах. Шаровой кран с уменьшенным отверстием подходит для некоторых низких требований, требований к низкому сопротивлению конвекции и других условий.

Пропускная способность трубопровода:

Экспериментальные испытания показали, что когда внутренний диаметр клапана превышает внутренний диаметр конца трубы 80%, это мало влияет на пропускную способность трубопровода. С одной стороны, конструкция с уменьшенным диаметром снижает пропускную способность клапана (значение Kv), увеличивает перепад давления на обоих концах клапана и вызывает потери энергии, что может не оказать большого влияния на трубопровод, но увеличивает эрозию трубопровода.

 

В целом, шаровой кран с уменьшенным портом имеет меньший размер, меньшее пространство для установки, примерно 30%, чем вес шарового крана с полным портом, что способствует снижению нагрузки на трубу и затрат на транспортировку, продлевает срок службы клапана, а также дешевле. В полнопроходном шаровом кране поток не ограничен, но клапан больше и дороже, поэтому его используют только там, где требуется свободный поток, например, в трубопроводах, требующих очистки скребками.

Испытание давления шарового крана DBB и DIB

DBB (двойной запорно-спускной клапан) и DIB (двойной запорно-спускной клапан) — это два типа широко используемых конструкций уплотнений седел для шаровых кранов, установленных на цапфе. Согласно API 6D, шаровой кран DBB представляет собой одиночный кран с двумя уплотненными вспомогательными поверхностями, закрытое положение которого обеспечивает герметичное уплотнение на обоих концах клапана за счет стравливания полости корпуса между двумя уплотняющими поверхностями, если первое уплотнение протекает, второй не будет уплотняться в том же направлении. Шаровой кран DIB представляет собой одиночный клапан с двумя посадочными поверхностями, каждое из этих седел уплотнения обеспечивает единый источник герметичного уплотнения в закрытом положении за счет разгрузки камеры клапана между седлами уплотнения.

 

Испытание клапана DBB под давлением:

Клапан частично открывается так, чтобы экспериментальный поток полностью впрыскивался в камеру клапана, а затем клапан закрывается так, чтобы прокачка корпуса клапана была открыта и избыточная среда могла перелиться из испытательного соединения камеры клапана. Давление следует подавать одновременно с обоих концов клапана для контроля герметичности седла за счет перелива в испытательном соединении камеры клапана. На рисунке ниже показан типичный Шаровой кран ДББ конфигурация.

Когда клапан закрыт, а испытательное отверстие камеры клапана открыто и оба конца клапана находятся под давлением (или находятся под давлением отдельно), порт камеры клапана обнаруживает утечку с каждого конца в камеру клапана. Теоретически клапан DBB не может обеспечить положительную двойную изоляцию, когда только одна сторона находится под давлением. Клапан не обеспечивает положительную двойную изоляцию, когда только одна сторона находится под давлением.

 

Опрессовка ДИБ-1(Два двунаправленных уплотнительных седла)

Каждое седло должно быть проверено в обоих направлениях, а установленный в полости предохранительный клапан должен быть снят. Клапан должен быть полуоткрыт так, чтобы в клапан и камеру клапана вводилась испытательная среда до тех пор, пока испытательная жидкость не прольется через испытательное отверстие камеры клапана. Закройте клапан, чтобы предотвратить утечку из камеры в направлении испытательного седла. Испытательное давление должно быть последовательно приложено к каждому концу клапана, чтобы проверить герметичность каждого седла выше по потоку отдельно, а затем проверить каждое седло как седло ниже по потоку. . Откройте оба конца клапана, чтобы заполнить полость средой, а затем создайте давление, наблюдая за утечкой в каждом седле на обоих концах клапана.

Поскольку давление в полости клапана DIB-1 не может быть сброшено автоматически, при аномальном повышении температуры клапана объем среды в полости клапана соответственно увеличивается, что приводит к автоматическому увеличению давления в полости. Когда давление достигнет определенного уровня, это будет очень опасно, поэтому полость клапана ДИБ-1 необходимо установить с предохранительным клапаном.

 

Опрессовка ДИБ-2(Одно двунаправленное и одно однонаправленное уплотняющее седло)

Одно из мест Клапан ДИБ-2 может выдерживать давление со стороны камеры или конца клапана в любом направлении без утечек. Другое седло может выдерживать давление только со стороны конца клапана. Когда клапан закрыт, тестовый интерфейс клапанной камеры открыт и оба конца клапана находятся под давлением (или находятся под давлением отдельно), тестовый интерфейс клапанной камеры может определить, есть ли утечка с каждого конца в клапанную камеру. Двустороннее испытание седла должно проводиться под давлением в камере клапана и на входе клапана, чтобы проверить, есть ли утечка на выходе клапана.

Преимуществом клапана является надежная защита клапана, клапан закрывается после того, как среда никогда не попадет в трубопровод ниже по потоку, в то же время, когда аномальное повышение давления в полости может автоматически сбрасывать давление перед клапаном. Обратите внимание, что требования к направлению установки клапана, противоположное направление такое же, как у DBB.

 

Оба клапана DBB и DIB имеют свое уникальное применение и среду, а также различные экологические проблемы, где необходима критическая изоляция для предотвращения утечки, например, СПГ, нефтехимия, транспортировка и хранение, промышленные процессы природного газа, магистральные и коллекторные клапаны в жидкостных трубопроводах. и линии передачи продуктов нефтепереработки.

Клапан с футеровкой из ПТФЭ и клапаны с футеровкой из ПФА

Футерованные клапаны представляют собой безопасное и надежное решение для любого уровня коррозии в химической промышленности. Футеровка клапанов и фитингов обеспечивает чрезвычайно высокую химическую стойкость и долговечность. Клапан с футеровкой из ПТФЭ и Клапаны с футеровкой PFA являются широко используемыми клапанами, которые используются в качестве более экономичной альтернативы высококачественным сплавам в агрессивных средах в химической, фармацевтической, нефтехимической, минеральной, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. Чтобы узнать их разницу, вы должны знать материальные различия между ПТФЭ и ПФА.

И PFA, и PTFE являются широко используемыми формами тефлона. PFA и PTFE имеют схожие химические свойства: превосходную механическую прочность и устойчивость к растрескиванию под напряжением. Благодаря хорошим характеристикам формования и широкому диапазону обработки он подходит для формования, экструзии, впрыска, трансферного формования и других формовочных операций, может использоваться для изготовления изоляционной оболочки проводов и кабелей, высокочастотных изоляционных деталей, химических трубопроводов, клапанов и насосов. антикоррозийная футеровка; Машиностроение со специальными запасными частями, текстильная промышленность с различными электродами из антикоррозионных материалов и так далее.

ПТФЭ (тефлон) представляет собой полимерное соединение, полученное путем полимеризации тетрафторэтилена, обладающее превосходной химической стабильностью, коррозионной стойкостью, герметизацией, высокой смазывающей способностью и невязкостью, электроизоляцией и хорошей устойчивостью к старению в таких средах, как сильная кислота, сильная щелочь, сильный окислитель. Его рабочая температура составляет -200 ~ 180 ℃, плохая текучесть, большое тепловое расширение. Клапаны с футеровкой из ПТФЭ обеспечивают чрезвычайно высокую химическую стойкость и долговечность, могут широко использоваться в агрессивных средах в химической, электрической, фармацевтической, нефтехимической, минеральной, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности.

PFA (полифторалкокси) — это высокоэффективный термопластичный материал с улучшенной вязкостью, разработанный на основе ПТФЭ. PFA имеет такие же превосходные характеристики, как и ПТФЭ, но превосходит ПТФЭ с точки зрения гибкости, который является более популярной формой тефлона. Что отличает его от смол ПТФЭ, так это то, что ПФА перерабатывается в расплаве. PFA имеет температуру плавления около 580F и плотность 2,13-2,16 (г/см3). Его рабочая температура составляет -250 ~ 260 ℃, его можно использовать до 10 000 часов даже при 210 ℃. Он отличается превосходной химической стойкостью, устойчивостью к любой сильной кислоте (в том числе воде), сильной щелочи, жиру, нерастворим в любом растворителе, отличной стойкостью к старению, практически все вязкие вещества не прилипают к его поверхности, полностью не горит. Предел прочности (МПа) > 23, относительное удлинение (1ТР3Т) > 250.

В целом, совокупные характеристики клапанов с футеровкой из PFA намного лучше, чем у клапанов с футеровкой из PTFE. Клапан из ПТФЭ более распространен и популярен из-за своей более низкой стоимости, ПФА чаще используется в промышленных целях, особенно в промышленных трубах и клапанах. Клапан с футеровкой PFA гарантирует высокие герметизирующие свойства в большом диапазоне перепадов давления и температуры и подходит для транспортировки жидких и газовых сред в различных промышленных трубопроводах, таких как серная кислота, плавиковая кислота, соляная кислота, азотная кислота и другие высококоррозионные среды.

Мы предлагаем футерованные шаровые краны, пробковые клапаны и задвижки, которые не имеют утечек и имеют минимальные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Помимо стандартной футеровки из ПТФЭ, мы также можем предложить антистатическую футеровку из ПФА. Если вы хотите узнать больше информации, позвоните нам сегодня!.