Selezione della valvola nella lavorazione nucleare e chimica: Standard e considerazioni di sicurezza

La corretta specificazione, installazione e manutenzione delle valvole influiscono direttamente sulla sicurezza operativa, sull'affidabilità dei processi, sulla conformità alle normative e sull'efficienza dei costi a lungo termine. In ambienti in cui materiali pericolosi, temperature estreme, alte pressioni e sostanze corrosive sono di routine, i risultati possono essere catastrofici per la valvola individuale, così come il processo generale quando le valvole non sono adeguatamente progettati per il loro servizio previsto.

Questa guida completa esamina gli standard, le considerazioni di sicurezza, i tipi di valvole, i criteri di selezione dei materiali, i requisiti di prova e le pratiche di manutenzione essenziali per le applicazioni di lavorazione nucleare e chimica.

Comprendere il ruolo critico dei valves nelle industrie di processo

I valves sono componenti essenziali nei sistemi di processo chimico, responsabili della regolazione del flusso di gas, liquidi o slitte. La selezione e il posizionamento delle valvole influiscono in modo significativo sulla sicurezza delle centrali, sull'efficienza operativa, sull'affidabilità delle attrezzature e sui costi di manutenzione.

Le conseguenze del guasto delle valvole in queste industrie si estendono ben oltre la semplice sostituzione delle apparecchiature. I guasti possono causare incontrollate rilasci di materiali pericolosi, disturbi di processo, contaminazione ambientale, lesioni del personale, violazioni normative e perdite finanziarie significative.

Le moderne strutture di processo si affidano a centinaia o migliaia di valvole che svolgono diverse funzioni, dall'isolamento semplice al controllo del flusso complesso. Ogni valvola deve essere accuratamente abbinata alla sua applicazione specifica, considerando fattori come proprietà dei fluidi, condizioni operative, requisiti di sicurezza e accessibilità della manutenzione. L'approccio sistematico alla selezione delle valvole inizia con la comprensione degli standard industriali applicabili e dei requisiti normativi.

Standard di settore che governano la selezione e le prestazioni della valvola

Le organizzazioni multiple stabiliscono standard che regolano la progettazione, la produzione, il test e l'applicazione delle valvole nelle industrie di trasformazione nucleare e chimica, e che forniscono le basi tecniche per garantire che le valvole possano resistere alle condizioni di servizio più esigenti, mantenendo la sicurezza e l'affidabilità.

ASME Standards per valvole

L'American Society of Mechanical Engineers (ASME) è un'organizzazione professionale specializzata in questioni tecniche, educative e di ricerca della comunità ingegneristica e tecnologica, oltre ad ospitare conferenze tecniche e corsi di sviluppo, ASME stabilisce standard industriali e di produzione riconosciuti a livello internazionale che migliorano la sicurezza pubblica.

ASME B16.34 è un standard completo che copre le valutazioni di pressione-temperatura, dimensioni, materiali e test per le valvole in generale uso industriale. Questo standard di base stabilisce requisiti di base applicabili in diversi tipi di valvole e industrie. ASME B16.34 è lo standard in cui vengono specificati i rating di pressione/temperatura della valvola in acciaio.

Per le applicazioni nucleari, il Codice BPVC ASME stabilisce le regole di sicurezza che regolano la progettazione, la fabbricazione, l'ispezione, la prova e il funzionamento di caldaie e vasi di pressione, e componenti di centrali nucleari durante la costruzione.

ASME OM-4 è una linea guida per l'esercizio e il mantenimento di dispositivi di erogazione della pressione, comprese le valvole di sicurezza, che delinea i requisiti per l'ispezione, il test e la manutenzione delle valvole di sicurezza per garantire che rimangano in buone condizioni di lavoro e soddisfino la loro funzione prevista.

Il codice o gli standard ASME BPVC vengono aggiornati ogni due anni per includere progressi nel design e nel materiale basato sulle prove dell'esperienza, garantendo che gli standard rimangano attuali con gli sviluppi tecnologici e l'esperienza operativa.

API Standards per applicazioni Valve

L'American Petroleum Institute (API) rappresenta l'industria del petrolio e del gas naturale, che produce oltre 900 standard che servono da base per programmi di qualità che mantengono normative per materiali di produzione e lubrificanti, e programmi di certificazione per serbatoi di stoccaggio, navi di pressione e ispettori di tubazioni.

API Valve Standard è una specifica tecnica sviluppata dall'American Petroleum Institute (API) specificatamente mirante alla progettazione, produzione, test e utilizzo di valvole nel settore del petrolio, del gas naturale e di altre industrie energetiche.

• API 600:[] API 600 è la specifica della valvola di cancello principale.
• API 602:[] API 602 si applica alle valvole di piccolo diametro, generalmente tra 1/2 pollici e 2 pollici, con un punteggio di pressione di 800 psi.
• API 603:[[] API 603 offre uno standard valvolare leggero con uno spessore corporeo inferiore a API 600, paragonabile a ASME B16.34.
• API 6D:[] API 6D è lo standard primario per le valvole utilizzate nel servizio principale di pipeline di linea, tra cui cancello, palla, spina e valvole di controllo.
• API 608:[[] API 608 è la specifica di acquisto per le valvole a sfera in acciaio di classe 150, 300, 600 e 800.
• API 609:[] API 609 è lo standard principale per le valvole a farfalla.

API Standard 520 è lo standard industriale più comunemente citato per le valvole di sicurezza di pressione. Questo standard fornisce una guida critica per il dimensionamento e la selezione di dispositivi di soccorso che proteggono le attrezzature e il personale dalle condizioni di sovrapressione.

ISO e standard internazionali

Le linee guida ISO completano le esigenze API e ASME affrontando le prestazioni ambientali e il controllo delle perdite. L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) fornisce specifiche riconosciute a livello globale che facilitano il commercio internazionale e garantiscono una qualità costante.

Le principali norme ISO per le applicazioni valvolari includono ISO 15848 per la prova delle emissioni fugitive, che affronta le preoccupazioni ambientali riguardo alla perdita di composti organici volatili. ISO Standard 10434 è essenzialmente la stessa API 600, riprodotta nell'ISOformat. Questa armonizzazione tra le norme API e ISO semplifica la conformità per i progetti multinazionali.

Standard di assicurazione della qualità nucleare-Specifico

ASME NQA-1 stabilisce i requisiti per i programmi di garanzia della qualità per le strutture, i sistemi e i componenti relativi alla sicurezza delle centrali nucleari, comprese le valvole di sicurezza di pressione.

QME-1 include dettagli relativi alla prova di qualificazione necessaria per le valvole attive utilizzate nelle centrali nucleari. Questo standard affronta i requisiti unici per le valvole che devono svolgere funzioni di sicurezza durante le condizioni di incidente, compresi gli eventi sismici, gli incidenti di perdita di raffreddamento e altri eventi di base di progettazione.

Le norme sulle valvole nucleari impongono requisiti più severi rispetto alle applicazioni industriali generali a causa delle potenziali conseguenze del fallimento. Documentazione, tracciabilità, controllo della qualità e requisiti di prova superano di gran lunga quelli per le applicazioni di lavorazione chimica convenzionale.

Requisiti di conformità e certificazione

Il rispetto degli standard e delle normative specifiche del settore non è negoziabile quando si tratta di sicurezza delle piante. L'American Petroleum Institute (API), American Society of Mechanical Engineers (ASME), e International Organization for Standardization (ISO) sono alcune delle organizzazioni che stabiliscono linee guida critiche per la selezione e le prestazioni delle valvole.

Le certificazioni ASME (U, S e R) sono ampiamente riconosciute dalle autorità di regolamentazione, che indicano che le valvole sono state prodotte in sistemi di qualità controllati da ASME e soddisfano i requisiti di codice.

Il sistema di qualità API Q1 richiede chiaramente alle aziende di stabilire un meccanismo di tracciabilità a pieno processo, dall'approvvigionamento di materie prime all'ispezione di fabbrica, il tutto necessario per essere registrato. Non solo garantisce qualità, ma riduce anche il costo del ciclo di vita del prodotto. Questo approccio di qualità completo è essenziale per applicazioni di servizio critico sia nell'elaborazione nucleare che chimica.

Considerazioni di sicurezza critica per la selezione della valvola

La valutazione sistematica dei fattori di sicurezza assicura che le valvole possano svolgere le loro funzioni previste in condizioni normali, sconvolte e di emergenza.

Valutazioni di pressione e temperatura

La valutazione della pressione definisce la massima pressione che una valvola può gestire in modo sicuro in condizioni specifiche. La comprensione delle classi di pressione è essenziale per garantire la sicurezza del sistema ed evitare guasti meccanici.

Nelle applicazioni ad alta pressione, le valvole devono essere progettate con materiali robusti e rinforzi strutturali per resistere alla deformazione e mantenere l'integrità della tenuta. Gli ingegneri devono garantire margini di sicurezza adeguati tra le condizioni operative e le valutazioni delle valvole per tenere conto dei trasmettitori, dei disturbi e degli effetti di invecchiamento.

Le denominazioni comuni della classe di pressione includono la classe 150, 300, 600, 900, 1500 e 2500 per le valvole flangate ASME B16, che corrispondono a specifiche valutazioni di pressione a diverse temperature. Ad esempio, una valvola in acciaio al carbonio di classe 300 può essere valutato per 740 psi a 100°F ma solo 535 psi a 600°F a causa della ridotta resistenza del materiale a temperature elevate.

La temperatura svolge anche un ruolo significativo, poiché il calore estremo può indebolire alcuni materiali nel tempo. Il servizio ad alta temperatura richiede materiali che mantengono proprietà meccaniche, resistano alla deformazione dei striscianti e resistano al ciclismo termico senza degradazione. Le applicazioni criogeniche presentano diverse sfide, che richiedono materiali che rimangono duttili a temperature estremamente basse.

Selezione dei materiali e resistenza alla corrosione

L'acciaio inossidabile fornisce un'eccellente resistenza alla corrosione, ideale per la lavorazione chimica e per i fluidi aggressivi. Gli ingegneri devono valutare la natura del fluido, compreso se è corrosivo, abrasivo o chimicamente reattivo. La compatibilità dei materiali con i fluidi di processo è fondamentale per la longevità e la sicurezza della valvola.

Gli standard di materiali per valvole garantiscono resistenza, resistenza alla corrosione e compatibilità con idrocarburi e supporti chimici.

• Carbon Steel:[] Costo-efficace per i servizi non corrosivi a temperature moderate
• Acciaio inossidabile (304, 316, 317):[[ Eccellente resistenza alla corrosione generale per molte applicazioni chimiche
• Acciai inox Duplex e Super Duplex:[ Resistenza alla corrosione e resistenza alla corrosione superiore per ambienti aggressivi
• Leghe Nichel (Hastelloy, Inconel, Monel):[ Le valvole in lega alta, come Hastelloy o Inconel, sono eccellenti per ambienti corrosivi.
• Titanium:[ Eccezionale resistenza alla corrosione in ambienti ossidanti
• Leghe esotiche:[ Materiali specializzati per condizioni estreme

Le raffinerie che elaborano gli ambienti idrogeno solfuro o gas acido devono rispettare NACE MR0175 / ISO 15156. Queste norme affrontano la crepatura dello stress solfida e l'embrittlement dell'idrogeno, che possono causare guasti catastrofici nel servizio acido.

La scelta del materiale sbagliato può portare a corrosione, degradazione strutturale e riduzione della durata della valvola, in ultima analisi, che influisce sull'affidabilità del sistema. La corrosione può assumere molte forme, tra cui corrosione uniforme, pitting, corrosione del fessura, corrosione della corrosione della corrosione dello stress, corrosione galvanica e corrosione dell'erosione.

Proprietà fluide e compatibilità

Le considerazioni di fase liquida includono la volatilità, i gas disciolti (che possono formare un flusso bifase sotto pressione a goccia), la presenza di sospensioni solide, viscosità, punto di versamento e punto di congelamento.

Diversi tipi di supporti, come acqua, vapore, olio e prodotti chimici, hanno proprietà uniche che influiscono sul comportamento della valvola. Ad esempio, i prodotti chimici corrosivi possono danneggiare i componenti interni, mentre il vapore ad alta temperatura può indebolire le guarnizioni e ridurre la resistenza del materiale.

Le proprietà del fluido critico che influenzano la selezione della valvola includono:

• Composizione chimica:[] Determina la compatibilità del materiale e il potenziale di corrosione
• Imposta:[ Il gas, il liquido, la bifase o il servizio di slurry influiscono sulla selezione del tipo di valvola
• Viscosità:[ Impatti caratteristiche di flusso e dimensionamento attuatore
• Temperatura:[] Affetti la selezione dei materiali e la progettazione del sistema di sigillatura
• Pressione:[] Determina la classe di pressione e la progettazione del corpo
• L'assessità:[ Può richiedere speciali disposizioni di tenuta e rilevamento delle perdite
• Flammability:[ Richiede un design sicuro da fuoco e una classificazione appropriata dell'area
• Abrasivoness:[ Necessitates indurito finiture e materiali resistenti all'erosione

Le proprietà del fluido di processo, la sua viscosità, la densità e la composizione chimica, influiscono sulla capacità di flusso e sulla reattività della valvola.

Capacità di sicurezza antincendio e di arresto di emergenza

Le valvole di raffineria devono essere eseguite anche sotto l'esposizione al fuoco. API 607 e API 6FA convalidano le prestazioni di sicurezza antincendio confermando la capacità di tenuta durante e dopo le condizioni di fuoco. Le valvole di sicurezza antincendio sono progettate per mantenere l'integrità di tenuta quando sono esposte al fuoco, impedendo il rilascio di materiali infiammabili o pericolosi che potrebbero aumentare un'emergenza.

Il design sicuro da fuoco incorpora generalmente guarnizioni secondarie metalliche-metali che si agganciano quando le guarnizioni morbide vengono distrutte dal fuoco. Testare per API 607 o API 6FA sottopone valvole a specifiche condizioni di fuoco e verifica i tassi di perdita accettabili durante e dopo l'esposizione.

Le valvole di arresto di emergenza (ESD) devono chiudere rapidamente e in modo affidabile quando vengono rilevate alterazioni di processo o condizioni pericolose. Queste valvole sono solitamente disinfettate da un design sicuro che si sposta in una posizione sicura predeterminata sulla perdita di potenza o di segnale di controllo.

Selezionate in base alla sicurezza del processo: le valvole di chiusura dell'aria si chiudono sulla mancanza dell'aria per fermare il mangime o il calore; le valvole a aria aperta garantiscono lo scarico o la sfiato durante il guasto. L'azione di sicurezza deve essere accuratamente determinata in base all'analisi di sicurezza del processo per garantire il risultato più sicuro durante vari scenari di guasto.

Controllo delle emissioni Fugitive

Le norme di prova di emissione fuggitiva ISO 15848 affrontano la perdita di composti organici volatili. Le normative ambientali limitano sempre più le emissioni fugitive dalle guarnizioni dei fusti delle valvole e da altri potenziali percorsi di fuga. I progetti valvola a bassa emissione incorporano sistemi di imballaggio avanzati, guarnizioni dei soffietti o guarnizioni diaframma per ridurre al minimo le emissioni.

I test di emissioni Fugitive verificano che le valvole soddisfano i limiti di perdite specificati attraverso migliaia di cicli operativi, particolarmente importanti per i servizi di gas volatili, tossici o a effetto serra, dove anche piccole perdite possono avere significative conseguenze ambientali e regolamentari.

Le valvole sigillate a soffietto eliminano completamente la tenuta dinamica del fusto, fornendo prestazioni di zero-leakage per applicazioni critiche. Mentre più costosi delle valvole confezionate convenzionali, i disegni del soffietto sono spesso giustificati per fluidi altamente tossici o preziosi in cui qualsiasi perdita è inaccettabile.

Classificazione e sicurezza elettrica dell'area pericolosa

I valves con attuatori elettrici in aree classificate devono soddisfare i requisiti appropriati di protezione contro le esplosioni o intrinsecamente sicuri. La classificazione delle aree (Classe, Divisione e Gruppo in Nord America; Zone e Gas Group nei sistemi IEC) determina il livello di protezione richiesto per le apparecchiature elettriche.

Attuatori e accessori come interruttori a limite, valvole a solenoide e posizionatori devono essere certificati per la specifica classificazione delle aree pericolose.

Doppio blocco e accordi arrotolati

Per fluidi tossici, infiammabili o ad alta pressione, installare due valvole di isolamento con una valvola di scarico tra loro. Utilizzare soprattutto su linee di campionamento, GPL, sistemi di idrogeno e scarichi pericolosi. Le configurazioni a doppio blocco e sanguinamento (DBB) forniscono un isolamento positivo per le attività di manutenzione e impediscono la contaminazione incrociata.

La valvola di scarico tra le due valvole di isolamento consente la verifica dell'integrità dell'isolamento e la depressurizzazione sicura del volume intrappolato. Questa disposizione è essenziale quando si lavora su apparecchiature contenenti materiali pericolosi o quando è necessario un isolamento assoluto per motivi di sicurezza o di processo. Alcune applicazioni utilizzano valvole DBB integrate che combinano entrambe le funzioni di isolamento e il sanguinamento in un unico assemblaggio compatto.

Guida di selezione completa di Valve

I tipi più comuni di valvole utilizzate nelle operazioni di lavorazione chimica includono: palla, farfalla, controllo, controllo, diaframma, galleggiante, cancello, globo, ago, spina, rilievo, solenoide, segmentato o V-port, Y-pattern e a tre vie. Ogni tipo di valvola offre vantaggi e limitazioni distinti che lo rendono adatto per applicazioni specifiche.

Valvole di cancello

Le valvole a cancello utilizzano un cancello scorrevole o una cuneo per il controllo del flusso. Essi forniscono una minima caduta di pressione quando completamente aperto e ottima capacità di spegnimento quando correttamente mantenuto. Le valvole a cancello forniranno un'arresto stretto ma non dovrebbero essere utilizzate per regolare il flusso. Il design del cancello non è adatto per il servizio di erogazione come parziale apertura provoca grave erosione e vibrazione.

Le valvole Gate sono ideali per il servizio di isolamento on-off dove rimangono completamente aperte o completamente chiuse. Le applicazioni comuni includono l'isolamento della linea di processo principale, l'isolamento dell'ingresso/uscita del serbatoio e l'isolamento della pompa di aspirazione/scarica. Sono disponibili nelle configurazioni staminali e non-rising, con i progetti di stelo in aumento che forniscono l'indicazione visiva della posizione della valvola.

API 600 si concentra sulle valvole di cancello in acciaio per le industrie del petrolio e del gas naturale, specificando design, materiali e test. Queste valvole a cancello pesanti dispongono di robuste costruzioni adatte a condizioni di servizio severe. I progetti di cuneo includono cuneo solido, cuneo flessibile e configurazioni di cuneo diviso, ciascuna offrendo vantaggi specifici per le diverse applicazioni.

Le valvole Gate richiedono più spazio di installazione rispetto alle valvole a giro quarto grazie al viaggio del fusto necessario per aprire completamente il cancello. Tuttavia, il percorso di flusso dritto quando aperto fornisce una minima caduta di pressione e un'eccellente capacità di flusso.

Valvole a globo

Le valvole a globo sono dotate di un disco mobile che si posiziona contro un sedile fisso dell'anello. Il percorso di flusso attraverso una valvola a globo cambia direzione, creando una maggiore pressione di caduta delle valvole di cancello ma fornendo eccellenti caratteristiche di ottrina.

Il design della valvola a globo consente un controllo preciso del flusso in un'ampia gamma di aperture senza problemi di erosione e vibrazione associati alle valvole di erogazione. Questo rende le valvole a globo adatte per applicazioni che richiedono frequenti regolazioni o modulazioni del flusso.

A causa delle esigenze specifiche delle valvole a globo nel controllo del flusso, API 623 è entrata in essere. API 623 si concentra sullo spessore, il diametro del fusto e la resistenza alla pressione delle valvole a globo per soddisfare le esigenze di spinta superiore. Soprattutto in ambienti ad alta pressione, lo standard della valvola a globo API 623 assicura che la valvola possa sopportare sollecitazioni più elevate.

Le valvole a globo sono disponibili in vari modelli corporei, tra cui le configurazioni a scorrimento retto, angolo e Y-pattern. Le valvole a sfera a angolo combinano le funzioni di una valvola a globo e un gomito a 90 gradi, riducendo lo spazio di installazione e la caduta della pressione. Le valvole a globo Y-pattern offrono una riduzione della pressione inferiore rispetto alle valvole a globo convenzionali, mantenendo le buone caratteristiche di ottimizzazione.

Valvole a sfera

Le valvole a sfera utilizzano un elemento di chiusura sferica con un foro cilindrico. La rotazione a quarto giro sposta la valvola tra posizioni completamente aperte e completamente chiuse. Quando aperto, il foro si allinea con la pipeline, fornendo flusso di scorrimento dritto con una minima pressione. Quando chiuso, la sfera ruota di 90 gradi per sigillare contro i sedili elastomeri o metallici.

API 608 è specificamente per le valvole a sfera, con due disegni principali: valvola a sfera galleggiante: una sfera galleggiante poggia sul sedile della valvola, tipicamente utilizzato in applicazioni di media e bassa pressione. Nei disegni a sfera galleggianti, la pressione della linea costringe la palla contro il sedile a valle, creando un sigillo stretto.

Le valvole a sfera montate su trunnion supportano la palla su tronche superiori e inferiori, impedendo un eccessivo carico di seduta in applicazioni ad alta pressione. Questo design è preferito per dimensioni più grandi e pressioni maggiori dove i disegni a sfera galleggianti creeranno un eccessivo stress del sedile.

Per il rapido arresto, la spina, la sfera o le valvole a farfalla sono preferite. Le valvole a sfera offrono un funzionamento rapido, una tenuta affidabile e un basso fabbisogno di manutenzione. Sono ampiamente utilizzate per il servizio di isolamento, le applicazioni di arresto di emergenza e le situazioni che richiedono un funzionamento frequente.

Le valvole a sfera possono essere dotate di vari materiali di seduta che vanno da elastomeri morbidi per un arresto stretto a temperature ambientali a sedili metallici per un servizio ad alta temperatura o sicuro fuoco. Le valvole a sfera a V-port dispongono di una sfera sagomata o di un sedile che fornisce un controllo del flusso caratterizzato, combinando i vantaggi di rapida azione delle valvole a sfera con la capacità di eliminazione.

Valvole a farfalla

Le valvole a farfalla di classe A sono adatte per applicazioni a bassa pressione, non critiche e design concentrico. Le valvole a farfalla di classe B sono adatte per applicazioni dure con elevata corrosione e alta pressione, e soddisfano gli standard di classificazione della flangia ASME 16.5 e 16.47. Le valvole a farfalla di classe B hanno design a doppio e triplo offset, che possono fornire eccellenti prestazioni di tenuta.

Le valvole a farfalla concentriche sono caratterizzate da un disco che ruota intorno a una linea centrale attraverso il disco. La seduta è tipicamente un elastomero che fornisce un'arresto a tenuta stagna. Queste valvole sono economiche e compatte ma limitate a pressioni e temperature moderate dal materiale di seduta elastomero. Le valvole a farfalla possono fornire un ottimo controllo del flusso, ma non possono essere serrate.

Le valvole a farfalla ad alte prestazioni utilizzano disegni a doppio scoppio o a triplo tratto che eliminano lo sfregamento durante il funzionamento e consentono di posizionare i sedili in metallo per un servizio ad alta temperatura. Le valvole a farfalla a triplo tratto forniscono un arresto a tenuta stagna con sedili in metallo, rendendole adatte per applicazioni di servizio severe che richiedono valvole a cancello.

Le valvole a farfalla offrono buone caratteristiche di controllo del flusso e sono spesso utilizzate per applicazioni di triturazione a grande diametro, dove le valvole a globo sarebbero proibitivamente costose. Tuttavia, non specificare mai valvole a farfalla per tali servizi che coinvolgono gravi condizioni di cavitazione o di lampeggiamento che possono danneggiare rapidamente il disco e il sedile.

Valvole di controllo

Installare valvole di controllo per evitare il flusso di ritorno. Controllare le valvole si apre automaticamente con flusso in avanti e vicino per evitare il flusso inverso. Sono dispositivi di sicurezza essenziali che proteggono le apparecchiature come pompe e compressori da danni dovuti al flusso di ritorno.

API 594 è lo standard principale per le valvole di controllo, assicurando che forniscono un flusso di sola andata nei sistemi e prevedano il flusso di backflow. I tipi di valvola di controllo comuni includono il controllo dell'oscillazione, il controllo dell'ascensore, il controllo del disco inclinabile, il controllo a doppia piastra e i disegni di controllo silenziosi.

Le valvole di controllo a slittamento utilizzano un disco a cerniera che si apre con flusso in avanti e si chiude con la gravità e il flusso inverso. Sono adatte per linee orizzontali e forniscono una bassa pressione quando completamente aperta. Le valvole di controllo dell'ascensore dispongono di un disco guidato che solleva il sedile con flusso in avanti, simile a una valvola a globo. Possono essere installate in linee orizzontali o verticali, ma creano una maggiore pressione di caduta rispetto ai controlli di oscillazione.

Le valvole di controllo a doppia piastra utilizzano due dischi semicerchi a molla che si aprono con flusso in avanti. Sono compatte, leggere e adatte per l'installazione in qualsiasi orientamento. Le valvole di controllo silenziose incorporano molle e meccanismi di smorzamento per evitare l'affilatura e il martello dell'acqua, rendendole ideali per applicazioni di scarico della pompa e sistemi inclini a fluire inversione.

La corretta selezione della valvola di controllo richiede la considerazione della velocità di flusso, della caduta della pressione, del potenziale per il martello dell'acqua e della velocità di chiusura richiesta. Le valvole di controllo sottodimensionate creano una caduta eccessiva della pressione e possono chiacchierare, mentre le valvole di controllo sovradimensionate non possono aprire completamente o possono sbattere chiuso, causando il martello dell'acqua e il guasto prematuro.

Valvole di sicurezza

Le valvole di sicurezza sono dispositivi di sicurezza critici che proteggono le apparecchiature e il personale dalle condizioni di sovrapressione. Si aprono automaticamente a una pressione impostata predeterminata per scaricare il fluido e prevenire la pressione da superare i limiti sicuri. API Raccomandata Pratiche 521 fornisce indicazioni sulla valutazione della temperatura massima consentita per le valvole di rilievi di pressione in diversi scenari.

Le valvole di sicurezza sono progettate per fluidi comprimibili (gas e vapori) e si aprono rapidamente quando la pressione impostata viene raggiunta. Le valvole di rilievi sono progettate per fluidi incompressi (liquidi) e si aprono proporzionalmente con una pressione crescente. Le valvole di sicurezza combinano entrambe le caratteristiche e possono essere utilizzate per il servizio liquido o gas.

La corretta dimensionamento delle valvole di sicurezza è fondamentale per garantire una capacità di erogazione adeguata, evitando le eccessive dimensioni della valvola che aumentano i costi e possono causare problemi operativi.

In olio e gas, le valvole di sicurezza devono gestire supporti altamente corrosivi, temperature fluttuanti e rapidi cambiamenti di pressione. Sono costruite in leghe resistenti alla corrosione e soddisfano rigidi standard API e ASME. Le applicazioni nucleari impongono requisiti ancora più stringenti per le valvole di sicurezza, tra cui la qualifica sismica, la qualificazione ambientale e la documentazione estesa.

Le valvole di sicurezza richiedono test e manutenzione periodici per garantire che funzionino correttamente quando necessario. La prova può essere eseguita in-situ utilizzando apparecchiature di prova portatili o rimuovendo le valvole per il test del negozio. Gli intervalli di manutenzione sono determinati da requisiti normativi, esperienza operativa e condizioni di processo. Alcune applicazioni critiche utilizzano valvole di rilievi ridondanti con valvole di isolamento per consentire il test senza arresto di processo.

Valvole di spina

API 599 copre i progetti della valvola di presa per una vasta gamma di applicazioni, con dimensioni della valvola da 1/2 pollici a 36 pollici. Le valvole di spina utilizzano una spina cilindrica o affusolata con un passaggio attraverso di essa. La rotazione del quarto giro allinea il passaggio con il condotto per flusso o lo ruota perpendicolare per lo spegnimento.

Le valvole a spina lubrificata iniettono il sigillante tra la spina e il corpo per fornire la tenuta e ridurre la coppia di comando. Il lubrificante protegge anche le superfici di tenuta dalla corrosione e dall'accumulo di processo. Le valvole a spina non lubrificanti utilizzano maniche elastomeriche o rivestimenti per fornire la sigillatura senza lubrificazione esterna.

Le valvole a sfera o a spina a tre vie a tipo L e T consentono un rapido cambio di direzione, riducendo l'impronta di installazione. Le valvole a spina multiporta possono scorrere direttamente tra più porte, eliminando la necessità di più valvole a due vie e tubazioni associate.

Valvole a membrana

Le valvole a membrana utilizzano un diaframma flessibile che si devia per chiudere contro un terriccio o un sedile sagomato. Il diaframma isola il cofano valvola e viene dal fluido di processo, rendendo queste valvole ideali per liquidi corrosivi, abrasivi o viscosi che danneggiano gli interni valvola convenzionale. Non è necessario l'imballaggio, eliminando un potenziale percorso di fuga.

Le valvole a membrana a forma di usura presentano un'erta intreccio nel percorso di flusso che il diaframma si chiude contro. Questo design fornisce un buon shutoff ma crea un'ostruzione a caduta e a flusso di pressione. Le valvole a membrana a filo dritto eliminano il weir, fornendo un flusso a pieno carico con una minima caduta di pressione.

La selezione dei materiali di diaframma è critica e dipende dalla compatibilità chimica, dai limiti di temperatura e dalla flessibilità necessaria. I materiali comuni diaframma includono PTFE, EPDM, gomma naturale e vari elastomeri. Le valvole diaframma sono ampiamente utilizzate in applicazioni farmaceutiche, alimentari e chimiche in cui la prevenzione della contaminazione e la facile pulizia sono importanti.

Valvole di controllo

La regolazione e la selezione delle valvole di controllo si basa su una combinazione di dati teorici ed empirici. Le valvole di controllo modulano il flusso in risposta ai segnali dei sistemi di controllo del processo. Sono essenziali per mantenere variabili di processo come pressione, temperatura, livello e flusso all'interno di intervalli desiderati.

Le valvole di controllo sono composte dal corpo valvola, dal bordo (plug e seduta), dall'attuatore e da accessori come i posizionatori, gli interruttori di limite e le valvole solenoide. Il corpo valvola può essere globo, angolo, farfalla, palla o altre configurazioni a seconda dell'applicazione.

La caratteristica del flusso lineare è la relazione lineare tra la posizione della valvola e la portata. Il flusso attraverso una valvola lineare varia direttamente con la posizione del fusto valvola. Le caratteristiche percentuali di parità consentono di apportare piccole variazioni di flusso a basse aperture e grandi variazioni di flusso ad alte aperture, offrendo un migliore controllo su una vasta gamma. Le caratteristiche di apertura rapida forniscono il massimo cambiamento di flusso a basse aperture, adatte per applicazioni di controllo on-off.

Il corretto dimensionamento della valvola di controllo assicura che la valvola possa gestire la portata richiesta mantenendo la controllabilità. È necessario tenere conto del flusso cromato durante il processo di dimensionamento per garantire contro la messa a punto di una valvola. In altre parole, è necessario conoscere la portata massima che una valvola può gestire in un determinato insieme di condizioni.

Cavitazione e lampeggiamento sono preoccupazioni critiche nelle applicazioni valvola di controllo liquido. Cavitazione si verifica quando la pressione scende sotto la pressione del vapore liquido, formando bolle di vapore che successivamente collassano, causando rumore, vibrazioni e danni all'erosione grave. Lampo quando la pressione rimane sotto pressione del vapore a valle della valvola, convertendo liquido in vapore.

Valve Testing e requisiti di ispezione

I test completi e le verifiche assicurano che le valvole soddisfino le specifiche e si eseguiranno in modo affidabile in servizio. I requisiti di test variano in base alle norme applicabili, alla gravità dei servizi e ai requisiti normativi.

Test di pressione

API 598 copre i requisiti di prova e di ispezione per le valvole di controllo, cancello, globo, palla, plug & butterfly. Il test di pressione verifica l'integrità strutturale del corpo valvola e la capacità di sigillatura degli elementi di chiusura.

Quando la chiusura di prova cancello, spina e valvole a sfera, si utilizza un metodo di prova di perdita di sedile che riempie e pressurizza completamente la cavità corporea alla pressione di prova tra i sedili e l'area bonnet, garantendo che entrambi i sedili siano testati simultaneamente e verifica l'integrità della cavità corporea.

La pressione tipica del test delle conchiglie è 1,5 volte la pressione della valvola a temperatura di prova. La pressione del test di tenuta varia per tipo di valvola e standard, ma è tipicamente 1,1 volte la pressione di valutazione. I tassi di perdita consentiti dipendono dal tipo di valvola, dalle dimensioni e dai requisiti di servizio. Alcune applicazioni richiedono perdite visibili zero, mentre altre consentono di perdite specifiche.

I test idrostatici utilizzano acqua o altri liquidi come mezzo di prova. I test pneumatici utilizzano aria o gas inerte e richiedono speciali precauzioni di sicurezza dovute all'energia immagazzinata nel gas compresso. I test pneumatici sono tipicamente limitati a situazioni in cui i test idrostatici sono impraticabili, come ad esempio valvole che non possono essere asciugate o dove il congelamento è una preoccupazione.

Esame non distruttivo

La superficie finale (MT e PT) e l'ultrasonico (UT) sono condotte dopo il trattamento termico finale o il trattamento termico post-saldato. I metodi di esame non distruttivo (NDE) rilevano i difetti materiali senza danneggiare il componente.

• Esame Visuale (VT):[] Controllo visivo diretto delle superfici per difetti
• Testing di Penetrant (PT):[ Rileva i difetti di rottura superficiale nei materiali non magnetici
• Magnetic Particle Testing (MT):[ Rileva la superficie e i difetti di superficie nei materiali magnetici
• Test radiografico (RT):] Utilizza raggi X o raggi gamma per rilevare i difetti interni
• Testing ultrasuoni (UT):[] Utilizza onde sonore ad alta frequenza per rilevare difetti interni e misurare lo spessore della parete

Le applicazioni nucleari richiedono un'ampia NDE per la Sezione III di ASME, compresa l'esame volumetrico delle saldature e delle superfici a tenuta di pressione. Le applicazioni di lavorazione chimica possono richiedere NDE per servizi critici o come specificato dagli acquirenti.

Test e certificazione dei materiali

I requisiti di prova a trazione comprendono i test per ASTM A370 o ISO 6892-1. È necessario eseguire un test minimo di una trazione. Tutti i punti di forza del rendimento sono determinati utilizzando il metodo di compensazione dello 0,2 %. I risultati dei test di trazione devono soddisfare i requisiti di specificazione del materiale applicabile.

I test di materiali (MTR) documentano la composizione chimica e le proprietà meccaniche dei materiali utilizzati nella costruzione delle valvole. I MTR verificano il rispetto delle specifiche dei materiali e forniscono tracciabilità. I test di impatto verificano la durezza dei materiali a basse temperature, critici per il servizio criogenico e le installazioni a clima freddo.

L'identificazione del materiale positivo (PMI) utilizza analizzatori portatili per verificare la composizione del materiale, impedendo mix-up che potrebbero portare a guasti catastrofici. L'AMP è particolarmente importante per le valvole in lega dove l'identificazione visiva è impossibile.

Test di fuoco

I test di fuoco per API 607 o API 6FA verificano che le valvole mantengono l'integrità di tenuta durante e dopo l'esposizione al fuoco. Le procedure di prova subiscono le valvole alle condizioni di fuoco specificate durante il monitoraggio dei tassi di perdita. I valves devono limitare la perdita ai livelli accettabili durante l'esposizione al fuoco e dopo il raffreddamento per dimostrare che i sigilli secondari funzionano correttamente quando le guarnizioni morbide vengono distrutti.

I test di fuoco sono necessari per le valvole in servizio infiammabile, dove l'esposizione al fuoco è credibile. I certificati di prova documentano la conformità e sono tipicamente necessari per l'accettazione del progetto. Alcune giurisdizioni richiedono valvole di prova antincendio per specifiche applicazioni basate su valutazioni di rischio antincendio.

Test di emissioni Fugitive

I test di emissioni Fugitive per ISO 15848 o API 622/624 verificano che le guarnizioni del fusto della valvola limitano la perdita a livelli specificati attraverso migliaia di cicli operativi.

Il test di produzione può essere richiesto per le singole valvole in applicazioni critiche. La certificazione delle emissioni di gas fluorescenza è sempre più richiesta dalle normative ambientali e dalle iniziative di sostenibilità aziendale.

Test di qualificazione nucleare

La qualifica sismica dimostra che le valvole possono sopportare carichi di terremoti basati sulla progettazione, mantenendo la funzionalità. La qualifica ambientale verifica che le valvole possono svolgere funzioni di sicurezza dopo l'esposizione alle condizioni di incidente, tra cui radiazione, temperatura, pressione e umidità.

Gli studi di invecchiamento valutano i meccanismi di degrado a lungo termine e stabiliscono la vita qualificata. I test delle valvole attive per QME-1 verificano che le valvole a motore e azionate dall'aria possono sviluppare la spinta o la coppia richiesta in condizioni di base di progettazione.

Strategie di manutenzione e affidabilità

La corretta manutenzione è essenziale per garantire che le valvole continuino a svolgere in modo sicuro e affidabile durante la loro durata di servizio. Le strategie di manutenzione si sono evolute da approcci basati sul tempo a metodologie basate su condizioni e basate sul rischio che ottimizzano l'allocazione delle risorse.

Programmi di manutenzione preventiva

Ogni valvola ha una durata limitata dopo la quale deve essere sostituita. Inoltre, l'esperienza operativa, i requisiti normativi o i mandati di sicurezza possono richiedere la sostituzione dopo un certo intervallo di servizio. L'Intervallo di Manutenzione massima consentita definisce tale soglia — è il massimo ritardo consentito prima che una valvola debba essere riparata o sostituita.

La manutenzione preventiva comprende attività quali la regolazione dell'imballaggio, la lubrificazione, la manutenzione dell'attuatore e la revisione periodica. Gli intervalli di manutenzione sono stabiliti in base alle raccomandazioni del produttore, all'esperienza operativa e ai requisiti normativi.

Le procedure di manutenzione devono essere documentate e seguite in modo coerente. Gli strumenti, i pezzi di ricambio e il personale addestrato sono essenziali per una manutenzione efficace. I registri di manutenzione forniscono dati preziosi per l'analisi dell'affidabilità e aiutano a identificare i problemi ricorrenti che possono richiedere modifiche di progettazione o selezioni di valvole diverse.

Manutenzione basata su condizioni

Fino al 70% delle valvole prese per la manutenzione durante le interruzioni non hanno bisogno di un servizio — mentre quelle che sono ancora in esecuzione. La soluzione per prevenire il 90% delle interruzioni di valvola inattese è già in fase di riposo nelle attrezzature che la maggior parte delle piante già possiede.

I moderni controllori e posizionatori digitali offrono ampie capacità diagnostiche, tra cui deviazione della posizione del fusto, pressione dell'attuatore, analisi della firma della valvola e test parziale dei colpi.

L'implementazione di una manutenzione basata sulle condizioni richiede la creazione di prestazioni di base, l'impostazione delle soglie di allarme e di allarme e lo sviluppo di procedure di risposta. I vantaggi includono una manutenzione non necessaria ridotta, una migliore affidabilità e una migliore allocazione delle risorse di manutenzione alle valvole che hanno effettivamente bisogno di attenzione.

Strategie di manutenzione basate sul rischio

Una strategia di manutenzione basata sul rischio valvola diventa essenziale. Il quadro combina due dimensioni: probabilità di fallimento (informato da condizione, ciclo di dovere, gravità del servizio e storia) e conseguenze di guasto (sicurezza, ambiente, produzione, impatto finanziario e normativo).

La manutenzione basata sul rischio prevale sulle risorse basate sul rischio di guasti della valvola. Le valvole ad alto rischio ricevono un controllo e una manutenzione più frequenti, mentre le valvole a basso rischio possono essere eseguite a guasto.

La valutazione del rischio considera sia la probabilità che le conseguenze di guasto. I fattori di probabilità includono il tipo di valvola, le condizioni di servizio, la storia operativa e i dati di monitoraggio delle condizioni. I fattori di conseguenza includono gli impatti di sicurezza, i rilasci ambientali, le perdite di produzione e i costi di riparazione.

Gestione dei pezzi di ricambio

I pezzi di ricambio Adequate sono essenziali per ridurre al minimo i tempi di fermo quando sono necessari manutenzione o riparazione delle valvole. I pezzi di ricambio critici includono componenti di assetto (plug, sedili, sfere, dischi), set di imballaggio, guarnizioni, componenti di attuatore e accessori.

La selezione dei pezzi di ricambio dovrebbe considerare i tempi di piombo, la criticità, i tassi di guasto e le opportunità di standardizzazione.

Le condizioni di stoccaggio corrette proteggono i pezzi di ricambio dalla corrosione, dalla contaminazione e dai danni. L'ispezione periodica dei pezzi di ricambio memorizzati garantisce che rimangano maneggevoli. I sistemi di gestione dell'inventario tracciano l'utilizzo dei pezzi di ricambio, identificano gli elementi di slow-moving e attivano il riordino quando i livelli di magazzino cadono sotto i minimi.

Formazione e competenza

La formazione dovrebbe coprire i tipi di valvole utilizzati nella struttura, le tecniche di manutenzione adeguate, le procedure di sicurezza e i metodi di risoluzione dei problemi.

La valutazione della competenza verifica che il personale di manutenzione può svolgere correttamente le attività richieste. I programmi di certificazione documentano il completamento della formazione e la verifica della competenza.

La formazione del fornitore fornisce una conoscenza dettagliata di prodotti specifici della valvola ed è particolarmente utile per le valvole di controllo complesse e i progetti specializzati.I rappresentanti del servizio del produttore possono fornire formazione in loco, assistenza per la risoluzione dei problemi e servizi di riparazione specializzati quando necessario.

Processo di selezione della valvola sistemica

Il processo di selezione della valvola comporta una serie di domande progettate per restringere sistematicamente le possibili soluzioni valvolari fino a quando una particolare valvola non si distingue come la scelta ideale.

Definire i requisiti di applicazione

La base della selezione delle valvole di sicurezza inizia con una comprensione completa dei requisiti di processo. Collaborare con gli ingegneri di processo e comprendere l'applicazione specifica è fondamentale. Il primo passo è chiaramente definire ciò che la valvola deve realizzare:

• Funzione:[ Isolamento, ottimizzazione, controllo del flusso, sollievo dalla pressione, controllo, diversione
• Frequenza di funzionamento:[[] Funzionamento frequente e non frequente, processo contro scarico, antincendio, normalmente aperto (N/O), normalmente chiuso (N/C), servizio critico, sicurezza e ambiente.
• Requisiti di conformità:[ Chiusura di tenuta, precisione di controllo, tempo di risposta
• Requisiti di sicurezza del falo:[ Aperta, chiusa, fallita

Caratterizzare le condizioni di processo

La scelta della valvola giusta per i processi petrolchimici comporta un'attenta considerazione di diversi fattori, tra cui i requisiti di pressione, la temperatura di esercizio, le caratteristiche dei media e la funzionalità desiderata. I materiali del corpo della valvola, inclusa la scelta di fodera, sedili e guarnizioni, svolgono anche un ruolo significativo nel garantire prestazioni ottimali.

I dati di processo richiesti includono:

• Identificazione e proprietà fluide (fase, composizione, viscosità, densità)
• Pressione di esercizio e temperatura (normale, massimo, minimo)
• Tassi di flusso (normale, massimo, minimo)
• Goccia di pressione disponibile attraverso la valvola
• Potenziale di corrosione e erosione
• Caratteristiche della tossicità e della infiammabilità
• Requisiti di pulizia

Selezionare il tipo di valvola

Il primo passo in ogni situazione è quello di considerare il tipo di applicazione per cui la valvola sarà utilizzata e selezionare l'opzione più conveniente che soddisfa i requisiti di tale particolare applicazione. Tutte le altre decisioni di selezione della valvola saranno basate sulla categoria e specifiche esigenze dell'applicazione.

La selezione del tipo Valve considera la funzione richiesta, le caratteristiche di flusso, la caduta della pressione, i requisiti di spegnimento e la frequenza di funzionamento. Il tipo di valvola deve essere adatto alle condizioni di processo e fornire le prestazioni necessarie a un costo accettabile.

Determinare la dimensione e la classe di pressione

In primo luogo, prendere in considerazione la dimensione richiesta dall'applicazione. Fai le seguenti domande: Qual è la dimensione del tubo all'ingresso e all'uscita della valvola? Qual è la capacità di flusso (Cv)? Le risposte a queste domande limiteranno immediatamente le opzioni delle valvole a seconda delle dimensioni disponibili dal produttore.

I calcoli di dimensionamento della valvola determinano la dimensione della valvola necessaria per passare il flusso specificato con una caduta di pressione accettabile. Le valvole sottodimensionate creano un'eccessiva pressione, rumore e erosione. Le valvole oversize costano di più e non possono controllare correttamente. La selezione della classe di pressione deve fornire un margine di sicurezza adeguato sopra la massima pressione di esercizio alla temperatura di esercizio più alta.

Seleziona materiali di costruzione

Material selection must consider corrosion resistance, temperature limits, mechanical strength, and cost. High alloy valves, like Hastelloy or Inconel, are excellent for corrosive environments. These alloys are engineered to resist specific chemicals and endure harsh environments, but their advantages may be wasted in less demanding applications such as water services. Understanding these distinctions w