В чем разница между проходным клапаном с герметичной крышкой и проходным клапаном с крышкой на болтах с точки зрения требований к материалам и номинального давления?

Основное различие очевидно: герметичная крышка Шаровой клапан предназначен для работы при высоком давлении и высокой температуре (обычно класс 600 по ASME и выше), где внутреннее давление фактически улучшает уплотнение, а Шаровой клапан с крышкой на болтах подходит для умеренных условий эксплуатации (классы от 150 до 600) и опирается на внешнюю нагрузку на болты для поддержания целостности соединения. Требования к материалам в двух конструкциях существенно различаются в зависимости от номинального давления, температурных циклов и механических напряжений.

Как работает каждая конструкция капота

В Шаровой клапан с крышкой на болтах , крышка крепится к корпусу клапана с помощью ряда шпилек и гаек с прокладкой, зажатой между двумя фланцевыми поверхностями. Усилие уплотнения полностью зависит от предварительного натяга болта. При повышении давления или температуры прокладка может расслаиваться или расползаться, что требует периодической повторной затяжки.

В герметичная крышка Globe Valve , крышка вставляется в корпус сверху и удерживается стопорным кольцом. Между крышкой и корпусом находится клиновидное самоподключающееся уплотнительное кольцо. По мере увеличения внутреннего давления оно толкает крышку вверх, заставляя уплотнительное кольцо плотнее прижиматься к отверстию корпуса, что означает более высокое давление обеспечивает лучшее уплотнение , а не более слабый.

Сравнение номинального давления

Номинальное давление является наиболее определяющим фактором при выборе между этими двумя типами крышек. В таблице ниже приведены типичные классы давления ASME для каждой конструкции:

Для главных паропроводов электростанций, работающих на Класс 1500 или Класс 2500 Проходные клапаны с герметичной крышкой, по сути, являются единственным практичным выбором. Для конструкций крышек с болтовым креплением в этих классах потребуются непрактично большие и тяжелые фланцы и болтовые соединения.

Требования к материалам для шаровых клапанов с крышкой на болтах

Поскольку проходные клапаны с крышкой на болтах работают при более низких давлениях и температурах, допускается более широкий диапазон материалов корпуса и крышки:

• Литая углеродистая сталь (ASTM A216 WCB): Самый распространенный выбор для общего применения при температуре до 425°C и классе 300/600. Экономичен и широко доступен.
• Чугун (ASTM A126, класс B): Используется в системах водоснабжения низкого давления, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и некритических коммунальных услугах класса 125/250. Не подходит для термического удара.
• Нержавеющая сталь (ASTM A351 CF8M/CF3M): Выбран для коррозионных работ, таких как химическая обработка или морские работы, применим в классах от 150 до 600.
• Бронза/латунь (ASTM B61/B62): Обычно применяется в системах водоснабжения и пара низкого давления малого диаметра (≤2 дюйма) в инженерных сетях.
• Материал прокладки: В стандартную комплектацию входят спирально-навитые прокладки из нержавеющей/графитовой стали или политетрафторэтилена. Выбор прокладки имеет решающее значение, поскольку она является основным уплотнительным элементом.

Материал шпильки обычно АСТМ А193 Б7 (хромомолибденовая сталь) с А194 2Н тяжелые шестигранные гайки — пара, обеспечивающая достаточную силу зажима для эксплуатации в классе 150–600.

Требования к материалам для шаровых клапанов с герметичной крышкой

Проходные клапаны с герметичной крышкой подвергаются гораздо более жестким механическим и термическим условиям, и выбор материала должен это учитывать:

• Корпус и крышка — кованая сталь (ASTM A105/A182 F11/F22): Поковки предпочтительнее отливок под высоким давлением из-за превосходной зернистой структуры и механической прочности. F11 (1,25Cr-0,5Mo) и F22 (2,25Cr-1Mo) являются стандартным выбором для работы с паром при температуре выше 500°C.
• Корпус и крышка — легированная сталь для сверхвысоких температур (ASTM A182 F91): Для современных электростанций, работающих при температуре выше 565°C (1050°F), F91 (9Cr-1Mo-V) указано. Он обеспечивает сопротивление ползучести, намного превосходящее F22.
• Материал уплотнительного кольца: Уплотнительное кольцо обычно изготавливается из мягкое железо, низкоуглеродистая сталь или нержавеющая сталь . Он должен быть мягче, чем отверстие в корпусе, чтобы деформироваться и правильно сидеть без истирания. Кольца из нержавеющей стали используются, когда существует опасность коррозии.
• Материал отделки (сиденье и диск): Наплавка из стеллита (кобальт-хром) является стандартной для трима шарового клапана, работающего при высоком давлении и температуре, чтобы противостоять эрозии и волочению проволоки в условиях дросселирования.
• Стопорное кольцо: Должен выдерживать полное давление в системе, передаваемое через капот. Обычно изготавливается из той же легированной стали, что и корпус (например, F11, F22 или F91).

Критический момент: поскольку конструкция с герметичным уплотнением устраняет необходимость в большом фланце с болтовым соединением , общий вес клапана и толщина стенки корпуса могут быть уменьшены по сравнению с эквивалентной конструкцией с крышкой на болтах для класса 900 и выше — несмотря на более высокие давления.

Параллельное сравнение материалов и конструкции

Рекомендации по техническому обслуживанию и эксплуатации

С точки зрения технического обслуживания, Шаровой клапан с крышкой на болтахs offer a significant advantage в доступности. Если соединение капота начинает плакать, оператор часто может повторно затянуть шпильки, пока линия находится в эксплуатации (в безопасных пределах). Замена прокладки проста и не требует специального инструмента.

Проходные клапаны с герметичной крышкой требуют, чтобы линия была сброшена и охлаждена, прежде чем можно будет снять стопорное кольцо и проверить или заменить уплотнительное кольцо. Однако в паровых системах высокого давления этот вид технического обслуживания уже запланирован в рамках плановых остановов. снижение частоты отказов уплотнений более чем компенсирует более сложную процедуру.

Одно практическое замечание: при сборке шарового клапана с герметичной крышкой уплотнительное кольцо всегда необходимо заменять на новый . Повторное использование деформированного уплотнительного кольца является распространенной ошибкой, которая приводит к немедленной утечке при повышении давления.

Какой дизайн выбрать?

В качестве практического руководства используйте следующее:

• Выберите Шаровой клапан с крышкой на болтах для общепромышленного применения класса 150–600, где средой является вода, пар, масло или неагрессивные химикаты и где простота обслуживания является приоритетом.
• Выберите герметичная крышка Globe Valve для класса 900 и выше, особенно в системах генерации пара, питания котлов и впрыска газа под высоким давлением, где утечка недопустима, а температура превышает 450°C.
• Если бюджет ограничен, а обслуживание соответствует классу 600, конструкция крышки с болтовым соединением, кольцевой прокладкой (RTJ) и соответствующим материалом шпильки является экономически эффективной альтернативой, но убедитесь, что ослабление болта при термоциклировании приемлемо для вашего конкретного применения.
• Всегда сопоставляйте материал корпуса с назначением: F91 кованая сталь для ультрасверхкритического пара; F22 для стандартного пара высокого давления; Нержавеющее литье CF8M для агрессивных химических веществ в конструкциях с крышкой на болтах.

Понимание взаимосвязи между конструкцией крышки, маркой материала и классом давления имеет важное значение для выбора шарового клапана, обеспечивающего долгосрочную надежность. Конструкция с герметичным уплотнением — это не просто «более прочная» версия крышки с болтовым креплением — это принципиально иной инженерный подход, специально разработанный для самых требовательных сервисов в современной промышленной инфраструктуре.