Мы полагаемся на клапаны, которые останавливают и герметизируют поток сред в различных формах: твердых частиц, жидкостей и газов. Утечку твердых веществ или жидкостей обнаружить относительно легко, но некоторые утечки газа невозможно обнаружить невооруженным глазом.
С помощью испытаний нам стало известно о неисправности клапана, который в достаточной степени останавливает выход газов. Обладая этими знаниями, мы можем улучшить наши процессы, модернизируя проблемные клапаны.
Важность организаций по стандартизации испытаний
Стандарты качества испытаний клапанов и уплотнений устанавливаются такими отраслевыми организациями, как ANSI, API, ISO, MESC и TA-LUFT.
Сегодня мы сосредоточимся на стандартах испытаний под давлением API. Американский институт нефти (API) был основан в 1919 году после Первой мировой войны. Война повысила осведомленность о жизненно важной роли нефтяной промышленности в Соединенных Штатах, поэтому API был создан для поддержки и обеспечения безопасности внутренней добычи нефти и газа. Было введено более 700 стандартов API для повышения эффективности, устойчивости и безопасности как для операций, так и для окружающей среды.
3 типа испытаний клапанов API
API 622– Испытания уплотнений технологических клапанов на уровень неорганизованных выбросов.
API 624– Проверяет клапаны с выдвижным штоком, оснащенные графитовым уплотнением, на наличие неорганизованных выбросов.
API 641– Тестирует четвертьоборотные клапаны на уровень неорганизованных выбросов.
Поскольку API 622 является первым в серии стандартов на встроенные низкоэмиссионные клапаны и уплотнения, именно его мы и рассмотрим сегодня. Для клапанов, испытанных по API 641, уплотнение сначала должно пройти испытание по API 622. Кроме того, для уплотнения, используемого при испытании API 624, клапан должен сначала быть испытан по API 622.
Почему необходимы испытания на неорганизованные выбросы?
В зависимости от того, что произошло, неорганизованные выбросы могут стоить дорого. Выбросы метана вызывают обеспокоенность, поскольку этот газ легковоспламеняющийся, считается вредным для окружающей среды и является товаром. Неорганизованные выбросы метана представляют собой не только экологическую проблему, но и финансовые потери в случае утечки ценного метана или дорогостоящих государственных штрафов.
Поскольку клапаны ответственны за более чем 50% неорганизованных выбросов, они являются основным объектом испытаний. По оценкам Совета по защите природных ресурсов, мониторинг и устранение утечек потенциально могут обеспечить 18% сокращения выбросов метана. Когда работа предприятия требует мониторинга неорганизованных выбросов, LDAR (обнаружение и устранение утечек) обычно является частью ежемесячного протокола испытаний.
Хорошей новостью является то, что по мере увеличения добычи природного газа выбросы от этого производства продолжают снижаться. Эти улучшения обусловлены добровольными действиями, соблюдением правил или тем и другим. Достижения в области технологий наряду с улучшением тестирования — это то, как мы продолжаем уменьшать неорганизованные выбросы.
Тест производительности API 622
API 622 имеет три итерации. Первый был создан в 2006 году, второй — в 2011 году, а последний — в 2018 году.
Это самое последнее издание еще больше ограничивает утечку выбросов за счет снижения числа до 100 объемных частей на миллион (ppmv), а также исключает возможность регулировки болта сальника. В дополнение к насадке толщиной 1/4-дюйма (как часть более ранних тестовых версий) третье издание включает испытание образца набивки толщиной 1/8-дюйма. Это устраняет проблему с предыдущими итерациями тестов.
API 622 — это, по сути, тест производительности. Ниже объясняются слабые места, которые проверяются при испытаниях клапанов.
Неорганизованные выбросы
В целях обнаружения утечек тест на неорганизованные выбросы API 622 не является тестом «пройден/не пройден». Это 6-дневное стресс-тестирование, позволяющее определить, сколько термоциклов может выдержать клапан, прежде чем выбросы превысят определенный порог (ранее 500 частей на миллион, а теперь 100 частей на миллион).
Тестирование – это 6-дневный процесс, состоящий из 1500 циклов. Поскольку для этого тестирования используется газообразный метан, лучше всего, чтобы эта процедура проводилась на открытом воздухе. Каждый день клапан тестируется при 150 циклах при температуре окружающей среды, затем еще 150 циклов при температуре 500 градусов по Фаренгейту. Компоненты охлаждаются в течение ночи для следующего дня испытаний. Если к пятому дню клапан выдержит, на шестой день ему предстоит последнее испытание с увеличением температуры окружающей среды на 10.
Чтобы этот тест оказался успешным, утечка не может превышать 100 частей на миллион, и в отличие от предыдущих версий этого теста сальник не может быть отрегулирован для устранения утечки.
Коррозионные испытания
Как и тест на неорганизованные выбросы, это также не оценка «прошел/не прошел». Он отслеживает наличие точечной коррозии в металле, чтобы оценить, насколько хорошо набивка прилипает к штоку. Он также оценивает общее качество упаковки.
Это испытание металла включает в себя вымачивание и сжатие упаковки до 30,000 мегапаскалей. Затем эта упаковка оборачивается вокруг металла. Различные штоки клапанов могут быть проверены в зависимости от используемых металлов.
Материальное здоровье
В отличие от испытаний на неорганизованные выбросы и коррозионные испытания, испытания на здоровье материалов проводятся по принципу «пройден/не пройден». Он исследует свойства материала набивки, включая содержание смазки, содержание политетрафторэтилена, химическое выщелачивание, а также вес и плотность.
Для этого компонента испытаний стандарты на клапаны не соответствуют требованиям, если:
Графитовая фольга теряет более 15% своего веса при температуре 1000 градусов по Фаренгейту.
Сортированная упаковка теряет более 50% своего веса.
Получение сертификата API — сложный и тщательный процесс, но он дает нам в отрасли уверенность в том, что используемая нами арматура эффективна для минимизации неорганизованных выбросов.