Què separa una alta pressió d'una vàlvula de bola de baixa pressió
La línia divisòria és la classe de pressió nominal de la vàlvula, no la mida o el material. Les vàlvules de bola de baixa pressió normalment tenen una classificació de fins a PN16, equivalent a ASME Classe 150, i s'utilitzen en línies d'aigua, aire i serveis generals. Les vàlvules de bola d'alta pressió comencen a la classe ASME 600, que per a l'acer al carboni correspon a una pressió de treball en fred d'uns 102 bar a 38 graus centígrads, i s'estenen a través de la classe 900, 1500 i 2500 per a canonades, caps de pou i sistemes de procés d'alta pressió.
La taula de valoració de la temperatura de pressió d'ASME B16.34 és la referència utilitzada per a aquestes classes. Per a un cos d'acer al carboni del grup de materials 1.1, les pressions nominals de treball en fred a 38 graus centígrads són d'aproximadament 19,6 bar per a la Classe 150, 51,1 bar per a la Classe 300, 102,1 bar per a la Classe 600, 153,2 bar per a la Classe 900, 255,3 bar per a la Classe 150, 255,3 bar i la Classe 125.505 bar. La pressió permesa baixa a mesura que augmenta la temperatura, de manera que la classe sempre s'ha de llegir juntament amb la temperatura de disseny.
Com canvia la construcció amb la classe de pressió
| Característica | Vàlvula de bola de baixa pressió | Vàlvula de bola d'alta pressió |
|---|---|---|
| Classe típica | PN10 a PN16, classe 150 a 300 | Classe 600 a Classe 2500 |
| Ruta corporal | Cos fos, una o dues peces | Cos forjat, tres peces o entrada superior |
| Material del cos | Colat d'acer al carboni o fos d'acer inoxidable | Acer al carboni forjat o acer inoxidable forjat |
| Suport de pilota | Pilota flotant, pressionada sobre el seient aigües avall per la pressió de la línia | Bola muntada en muñón amb suport de rodament a les tiges superior i inferior |
| Material del seient | Seients suaus de PTFE, PTFE reforçat o cautxú | Seients de metall a metall, de vegades amb insercions de seients suaus secundàries |
| Parell de funcionament | Baix, sovint accionat per palanca | Alt, que requereix accionament de caixa de canvis, pneumàtic o elèctric |
| Estàndards típics | ISO 17292 i API 608 per al servei general | API 6D per a l'aïllament de canonades i processos, ASME B16.34 per a la qualificació |
Segellat, parell i accionament
En una vàlvula de baixa pressió, la pròpia pressió de la línia empeny una bola flotant contra el seient aigües avall, de manera que el segell es torna més ajustat a mesura que augmenta la pressió i els materials suaus del seient proporcionen un tancament hermètic de bombolles-a baix cost. Els seients suaus limiten la temperatura de treball, ja que normalment només s'utilitza PTFE sense farcir fins a uns 200 graus centígrads, amb PTFE reforçat i PEEK ampliant el rang amb un cost addicional.
A alta pressió, la força sobre una bola flotant es fa massa gran per ser transportada pel seient, de manera que la bola està recolzada per coixinets de muñón i els seients estan carregats contra ella. Els seients metàl·lics suporten altes temperatures i un servei abrasiu, però requereixen una força de seient molt més gran, per això les vàlvules d'alta pressió necessiten caixes d'engranatges, actuadors pneumàtics o actuadors elèctrics amb un coixinet de muntatge disposat segons la norma ISO 5211. El disseny segur contra incendis, els dispositius anti-estàtics i el segellat de la tija mitjançant una combinació d'anells O-i l'embalatge de grafit també són requisits normals per sobre de la classe 600.
Proves i requisits de qualitat
Les proves de pressió és on les dues famílies tornen a divergir. Les vàlvules de baixa pressió solen ser provades amb carcassa i seient segons l'API 598 amb una taxa de fuites permesa adequada a una vàlvula de seient suau. Les vàlvules de canonades d'alta pressió se solen provar amb l'API 6D, que afegeix un control de doble bloc i sagnat, una prova del seient posterior de la tija i una mesura de parell, i que requereix que les proves del seient i del cos siguin presenciades o documentades per a comandes crítiques. La traçabilitat del material, l'examen no destructiu del cos i la superposició de soldadura a les superfícies de segellat esdevenen requisits estàndard a mesura que augmenta la classe. En ambdues famílies es requereix un disseny de tija anti-explosió, però el diàmetre de la tija i la disposició dels coixinets en una vàlvula de classe 1500 o classe 2500 tenen una mida per a una empenta i moment de flexió molt més grans.
Regles de selecció que eviten errors costosos
Seleccioneu la classe entre la pressió de funcionament màxima a la temperatura màxima de funcionament, no només a partir de la pressió màxima, i apliqueu la taula de qualificació ASME B16.34 per al material del cos realment ofert.
Utilitzeu una vàlvula de bola flotant de seient suau per a un servei net de baixa pressió fins a PN16; costa menys i segella de manera fiable.
Passeu a una vàlvula muntada en muñón des d'aproximadament la classe 600 cap amunt, o abans, quan hi hagi un gran diàmetre, un cicle elevat o un accionament, perquè el parell operatiu es converteix llavors en el factor de control.
Especifiqueu seients metàl·lics quan la temperatura, l'abrasió o el cicle tèrmic descartin els seients de polímer i accepteu el parell d'accionament més alt que segueix.
Indiqueu l'estàndard de prova a la comanda de compra. L'API 598 i l'API 6D no són intercanviables i l'elecció afecta la durada de la prova, els criteris d'acceptació i la documentació.
Preguntes freqüents
P: Quina pressió es considera alta pressió per a una vàlvula de bola?
En la pràctica habitual de la indústria, les vàlvules de classe 600 i superiors, o per sobre d'uns 10 MPa en termes mètrics, es tracten com a alta pressió. Les classificacions de la classe 600 a la classe 2500 estan cobertes per ASME B16.34 amb pressions de treball en fred d'aproximadament 102 bar a 425 bar per a acer al carboni.
P: Per què les vàlvules de bola d'alta pressió utilitzen una bola muntada amb muñón?
Perquè la força de pressió sobre una bola gran, d'altra manera, la portaria completament el seient. Els coixinets de muñón prenen aquesta càrrega, mantenen la bola centrada i mantenen el parell de funcionament dins de la capacitat d'un actuador.
P: Es pot utilitzar una vàlvula de seient suau a alta pressió?
Els seients tous s'utilitzen ocasionalment a alta pressió per a un servei net i a temperatura moderada, però estan limitats per la capacitat de temperatura del PTFE i per l'extrusió del material del seient sota una pressió diferencial elevada. Els seients metàl·lics són l'opció habitual per sobre de la classe 600.
P: Les vàlvules de bola de baixa pressió i d'alta pressió es posen a prova de la mateixa manera?
No. Les vàlvules de baixa pressió s'acostumen a provar segons l'API 598 amb marges de fuites de seient suau, mentre que les vàlvules de canonades d'alta pressió se solen provar amb l'API 6D, que afegeix doble bloc i purga, seient posterior de la tija i verificació del parell.
P: El material corporal canvia amb la classe?
Sí. Els cossos de fosa són típics a classe baixa perquè el gruix de la paret i la complexitat de la forma són moderats, mentre que els cossos forjats amb seccions de paret més pesades són normals a la classe alta, on la solidesa interna i la contenció de la pressió són crítiques.
P: Quina actuació es requereix per sobre de la classe 600?
El parell de funcionament augmenta fortament amb la pressió i el diàmetre, de manera que un operador d'engranatges, un actuador pneumàtic o un actuador elèctric muntat en un coixinet ISO 5211 és normal. Les palanques manuals es limiten generalment a les mides de classe més petites i inferiors.
