Клапан является важным компонентом трубопроводной системы нефтехимического завода. Он имеет много видов и в больших количествах. Это один из основных источников утечки на заводе. Поэтому требования к утечке клапана очень важны. Герметичность клапана относится к способности уплотняющих частей клапана предотвращать утечку среды.
Основными уплотнительными частями клапана являются: поверхность сопряжения между открывающей и закрывающей частями и седлом клапана, взаимодействие между набивкой, штоком клапана и сальниковой коробкой, а также соединение между корпусом клапана и крышкой клапана. Первая утечка называется внутренней утечкой, которая напрямую влияет на способность клапана отсекать среду и нормальную работу оборудования. Утечка в последних двух местах называется внешней утечкой, то есть утечка среды изнутри клапана наружу клапана, что напрямую влияет на безопасность производства, вызывая потери рабочей среды, экономические потери предприятия, экологические потери. загрязнение, а в тяжелых случаях – производственные аварии. Особенно для высокой температуры и высокого давления, легковоспламеняющихся, взрывоопасных, токсичных или агрессивных сред внешняя утечка клапана вообще не допускается, потому что последствия более серьезны, чем внутренняя утечка, поэтому клапан должен иметь надежную герметизацию, чтобы соответствовать его требования. Требования к протечкам в рабочих условиях.
1 Стандарт классификации степени уплотнения клапана в моей стране
В настоящее время наиболее часто используемые стандарты классификации уплотнений клапанов в моей стране в основном включают следующие два.
1.1 Классификация марок уплотнений клапанов по китайским национальным стандартам Национальный стандарт GB/T 13927 «Испытание давлением для промышленных клапанов».
1.2 Классификация марок уплотнений клапанов по китайским стандартам машиностроения Стандарт машиностроения JB/T 9092 «Проверка и испытание клапанов».
2 Международные стандарты классификации марок уплотнений клапанов
В настоящее время обычно используются следующие пять стандартов классификации уплотнений клапанов.
2.1 Классификация марок уплотнений клапанов в бывшем Советском Союзе
Для выбора изделий по степени уплотнения клапана и назначению клапаны классифицируются по степени уплотнения.
2.2 Классификация марок уплотнения клапанов Международной организацией по стандартизации
Стандарт Международной организации по стандартизации ISO5208 «Испытание давлением металлических клапанов для промышленных клапанов».
2.3 Классификация Американского нефтяного института (APl) класса уплотнения клапана Стандарт Американского нефтяного института API 598--2004 «Проверка и испытание клапана».
2.4 Классификация классов уплотнения клапанов Американского общества по стандартизации производителей клапанов и фитингов (MSS) Стандарт Американского общества по стандартизации производителей клапанов и фитингов «Испытание стальных клапанов под давлением» MSS SP61 допускает следующие требования к герметичности клапана:
(1) В случае, если для одной из уплотнительных поверхностей уплотнительной пары клапана используется пластик или резина, не должно быть видимых утечек во время испытания на герметичность.
(2) Максимально допустимая утечка с каждой стороны в закрытом состоянии должна быть: жидкость имеет номинальный размер (DN) на мм, 0,4 мл в час; газ номинальный размер (DN) на мм, 120 мл в час.
(3) Допустимая утечка обратного клапана может быть увеличена в 4 раза.
2.5 Классификация класса уплотнения регулирующего клапана по Американскому национальному стандарту/Стандарту Американского института приборов (ANSI/FCI)
Американский национальный стандарт Стандарт Американской ассоциации приборостроения ANSI/FCI70-2 (ASME B16.104) «Утечка в седле регулирующего клапана».
2.6 Классификация марок уплотнений арматуры по стандартам ЕС
Европейский стандарт EN 12266-1 «Испытания промышленных клапанов», часть l. Испытания под давлением, методы испытаний и критерии приемки - обязательные требования.
3 Выбор класса уплотнения клапана
3.1 Выбор марок уплотнения бытовых клапанов
(1) Национальный стандарт GB/T13927 ((Испытание промышленной арматуры под давлением), введенный в действие 1 июля 2009 г., сформулирован со ссылкой на европейский стандарт ISO 5208. Он подходит для промышленных металлических клапанов, включая задвижки, запорные клапаны, обратные клапаны. , краны Осмотр и испытание под давлением клапанов, шаровых кранов и дисковых затворов.Классификация и максимально допустимая утечка при испытании на герметичность такие же, как указано в ISO 5208. Этот стандарт является пересмотренным GB/T13927 (общие испытания клапанов под давлением, по сравнению с GB / T13927, добавлено шесть новых классов AA, CC, E, EE, F и G. В новой версии стандарта указано, что «выбор класса утечки должен быть одним из более строгих требований в соответствующем стандарте на клапанную продукцию. или контракт на заказ.Если стандарт на продукцию или контракт на заказ требуют Если нет специальных правил, клапан с неметаллическим упругим уплотнением должен соответствовать требованиям уровня А, а вспомогательные клапаны с металлическим уплотнением должны соответствовать e с требованиями уровня D." Обычно клапаны уровня D подходят для обычных клапанов, а более важные клапаны должны использовать уровни утечки уровня D или выше.
(2) Стандарт машиностроительной промышленности JB/T 9092 «Проверка и испытание клапанов» является пересмотренной версией ZB J16006. Максимально допустимая утечка при испытании уплотнения основана на стандарте API598--1996 Американского института нефти. Он подходит для проверки и испытания под давлением клапанов для нефтяной промышленности, в том числе пар металлических уплотнений, пар эластичных уплотнений и пар неметаллических уплотнений (таких как керамика), задвижек, запорных клапанов, пробковых клапанов, шаровых кранов, обратных клапанов и дроссельных заслонок. клапаны. В настоящее время GB/T 9092 пересматривается.
(3) Следует уделить внимание техническому проекту: национальный стандарт GB/T19672 (Технические условия для трубопроводной арматуры) сформулирован со ссылкой на европейский стандарт ISO 14313 и стандарт API 6D Американского нефтяного института. «Трубопроводный клапан» разработан в соответствии с европейским стандартом ISO 14313. Критерии приемлемости утечки клапана в GB/T 19672 и GB/T 20173 такие же, как и требования ISO 5208 класса A и класса D. Поэтому здесь высокий уровень инженерного проектирования. Когда требуется стандартная утечка, она должна быть указана в договоре заказа.
3.2 Выбор марок уплотнений зарубежной арматуры
(1) Классификация марок уплотнений клапанов в бывшем Советском Союзе в основном использовалась в 1950-х годах. С распадом бывшего Советского Союза в большинстве стран эта классификация уплотнений не используется, а используются уплотнения европейского и американского стандартов.
Классификация уплотнений. Европейский стандарт EN 12266-1 классификация классов уплотнения соответствует положениям стандарта Международной организации по стандартизации ISO 5208, но не имеет трех классов AA, CC и EE. По сравнению с изданием 1999 г. в ISO 5208 добавлено шесть новых классов: AA, CC, E, EE, F и G. Стандарт ISO 5208 дает сравнение нескольких классов уплотнений со стандартами API 598 и EN 12266.
④. Сравнение степеней уплотнения других номинальных размеров можно получить путем расчета утечек по калибру.
(2) Стандарт API 598 Американского института нефти является наиболее часто используемым стандартом проверки и испытаний под давлением клапанов американского стандарта. Стандарт производителя MSSSP61 часто используется для проверки «полностью открытых» и «полностью закрытых» стальных клапанов, но
Не подходит для регулирующих клапанов. Клапаны американского стандарта обычно не проходят проверку MSS SP61. API 598 применим для проверки герметичности клапанов, изготовленных в соответствии со следующими стандартами API:
Фланцевые, проушинные, бесфланцевые и приварные встык обратные клапаны API 594
Клапаны с металлическими пробками с фланцевыми, резьбовыми и сварными встык соединениями API 599
Стальные задвижки, шаровые и обратные клапаны DN100 и ниже для нефтегазовой промышленности API 602
Коррозионностойкие задвижки с крышкой на болтах с фланцевыми и сварными встык соединениями API 603
Металлические шаровые краны с фланцевыми, резьбовыми соединениями и соединениями под сварку встык API 608
Двухфланцевый дисковый затвор с проушиной и пластиной APl609
В техническом проекте следует отметить: API 598--2004, по сравнению с изданием 1996 г., отменяет проверку и испытание давлением API 600 ((стальная задвижка с болтовой крышкой для нефтегазовой промышленности). API 600-2001 (Стандарт ISO 10434 --1998) предусматривает, что испытание герметичности клапана относится к ISO 5208, но утечка в Таблице 17 и Таблице 18 в стандарте такая же, как указано в стандарте API 598--1996 , а не метод классификации уровня уплотнения ISO5208. Сентябрь 2009 г. Стандарт API 600, введенный 13 января, исправил это противоречие в редакции 2001 г., в которой оговаривалось, что испытание герметичности клапана проводилось в соответствии с API 598, но не не была указана версия, что снова противоречило API 598--2004. Поэтому в техническом проекте, выбранном API 600, и в его испытании на герметичность API 598 должна быть указана версия стандарта, чтобы обеспечить единообразие содержания стандарта.
(3) Стандарт Американского нефтяного института API 6D (ISO14313) «Нефтегазовая промышленность — трубопроводная система передачи — трубопроводная арматура» допускает утечку клапана следующим образом: «Утечка клапанов с мягким уплотнением и пробковых клапанов с масляным уплотнением не должна превышать ISO 5208 A, класс D (без видимых утечек), утечка в клапанах с металлическим седлом не должна превышать ISO 5208 (1993), класс D, но в соответствии с испытанием на герметичность, описанным в B.4, утечка не должна превышать ISO 5208 ( 1993 г.) Класс D. раз, если не указано иное». Примечание в стандарте: «Для особых применений может потребоваться утечка меньше, чем ISO 5208 (1993), класс D ¨J». Поэтому, если в инженерном проекте есть требования к утечке выше стандарта, это должно быть указано в договоре заказа. API 6D--2008 Приложение B Дополнительные требования к испытаниям определяет дополнительные требования к испытаниям клапана f J, которые должны выполняться производителем, если это указано покупателем. Испытание на герметичность делится на испытание на герметичность при низком давлении и при высоком давлении. Испытание на герметизацию под высоким давлением с использованием инертного газа в качестве испытательной среды заменит испытание на герметизацию жидкостью вверх и испытание на герметизацию жидкостью. В зависимости от типа, диаметра и уровня давления клапана можно выбрать испытание на герметичность, и можно ссылаться на положения стандарта ISO 5208. Для клапанов на магистральном трубопроводе GAl и промышленном трубопроводе GCl рекомендуется использовать испытание на герметичность при низком давлении, которое может улучшить квалифицированную производительность клапана. При выборе испытания на герметичность под высоким давлением следует учитывать, что после испытания эластичного уплотнительного клапана на герметичность под высоким давлением его герметичность в условиях низкого давления может быть снижена. Требования к испытаниям на герметичность клапана должны выбираться разумно в соответствии с фактическими условиями работы среды, что может эффективно снизить стоимость производства клапана.
4) Американский национальный стандарт Американской ассоциации приборов Стандарт ANSI/FCI 70-2 (ASME B16.104) применим к регулированию уровня уплотнения регулирующего клапана. Технический проект должен основываться на характеристиках среды и клапана.
Такие факторы, как частота открывания двери, должны учитываться при выборе металлического эластичного уплотнения или металлического уплотнения. Степень уплотнения регулирующего клапана с металлическим уплотнением должна быть указана в договоре заказа. Как показывает опыт, для регулирующей арматуры с металлическими уплотнениями требования к классам I, II и III относительно невелики, и они меньше используются в технике. Как правило, регулирующие клапаны с металлическим уплотнением обычно относятся к классу не ниже IV, а для более ответственных регулирующих клапанов используется класс V или VI. Конструкция регулирующего клапана системы горелки завода по производству этилена соответствует требованиям металлического уплотнения класса IV и работает хорошо.
(4) Кроме того, следует уделить внимание техническому проекту: API 6D предусматривает, что содержание ионов хлорида в воде, используемой при испытании на герметичность клапанов из аустенитной нержавеющей стали, не должно превышать 30 мкг/г, а также в соответствии с ISO 5208 и API 598. установить, что при проверке герметичности клапанов из аустенитной нержавеющей стали содержание ионов хлорида в используемой воде не должно превышать 100 мкг/г. Из-за различных требований каждого стандарта предлагается, чтобы содержание ионов хлорида в воде, используемой в испытании на герметичность, было четко указано в контракте на заказ клапана.
4 Классификационный стандарт класса уплотнения клапана с малой утечкой
Клапан с малой утечкой относится к небольшой утечке клапана, которую нельзя определить с помощью обычных испытаний на герметичность под давлением воды и воздуха, и ее необходимо обнаруживать с помощью более совершенных средств и инструментов. Эта небольшая утечка клапана во внешнюю среду называется малой утечкой. В настоящее время широко используемые в мире стандарты для обнаружения малых утечек клапанов в основном включают следующие три:
(1) Метод 21 Агентства по охране окружающей среды США EPA «Обнаружение утечек летучих органических компонентов».
(2) Международная организация по стандартизации ISO 15848 (Промышленная арматура: Измерение, испытания и квалификационные процедуры с малыми утечками.)
(3) Shell Oil Company SHELL MESC SPE 77/312 «Промышленная арматура: измерение малых утечек, система классификации, процедура квалификации, одобрение типа и испытания продукции запорных и регулирующих клапанов».
Стандарт EPA Method 21 Агентства по охране окружающей среды США определяет только метод обнаружения без классификации степени утечки. Это местный стандарт и правило, и он используется реже. Два стандарта Международной организации по стандартизации ISO 15848 и SHELL MESC SPE 77/312 нефтяной компании Shell оценивают работу клапана по трем аспектам: уровень герметичности, уровень долговечности и уровень температуры. Класс герметичности делится на три класса: A, B и C для герметичности штока клапана и уплотнения корпуса клапана. Требование к утечке стандартного уплотнения корпуса клапана ISO 15848 составляет менее или равно 50 см3/м3, а утечка на штоке клапана имеет два стандарта. Все рассчитываются по диаметру штока клапана.
5 Выбор клапана с низкой утечкой
Клапаны с сильфонным уплотнением представляют собой один из типов клапанов с низкими утечками. В прошлом клапан с сильфонным уплотнением обычно использовался в рабочих условиях, которые предъявляли особые требования к уровню утечки клапана. Однако из-за сложной работы и высоких технических требований к сильфонному клапану материал сильфона не мог быть полностью локализован, а стоимость была слишком высока. , что ограничивает его широкое использование в нефтехимической промышленности. В настоящее время, с постоянным повышением осведомленности людей о безопасности и защите окружающей среды, расширением технического сотрудничества с зарубежными странами и постоянным укреплением собственной технической мощи отечественных производителей клапанов, понимание отечественным техническим персоналом клапанов с малыми утечками также улучшилось. постоянно совершенствуется, что делает область его применения постоянно расширяющейся. Если клапаны, выбранные для легковоспламеняющихся, взрывоопасных и токсичных сред на нефтехимических предприятиях, могут соответствовать стандарту низкой утечки, это, несомненно, значительно уменьшит выброс токсичных, легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред в устройстве и позволит избежать пожара, взрыва, отравления и т. д. по протечке клапана. Происходит опасная для жизни авария. По сравнению с сильфонным клапаном малопротекающий клапан, соответствующий стандартам ISO15848 и SHELL MESC SPE 77/31, имеет более простую конструкцию и легче в изготовлении, а его стоимость примерно на 10-20% выше, чем у клапана общего назначения. клапаны.
6. Заключение
При выборе уровня уплотнения и заданной допустимой утечки следует учитывать, что утечка среды между уплотнительными поверхностями в клапане высокого давления вызовет эрозию поверхности. Если есть утечка агрессивной среды, металл в месте утечки будет подвержен коррозии. С увеличением зазора утечки утечка также будет быстро увеличиваться, и клапан будет утилизирован. Поэтому к арматуре, работающей в условиях высокого давления или агрессивных сред, следует выдвигать более высокие требования по обеспечению герметичности. В трубопроводах, транспортирующих легковоспламеняющиеся, взрывоопасные и токсичные среды, утечка среды между уплотнительными поверхностями арматуры может привести к травмам, экономическим потерям и даже несчастным случаям. Следовательно, для клапанов, которые транспортируют легковоспламеняющиеся, взрывоопасные и токсичные среды, требования к герметизации должны быть разумно выдвинуты в соответствии с уровнем опасности среды.
Любое уплотнение иногда может допускать небольшую утечку, и если эта утечка фактически не работает, его можно считать герметичным уплотнением. Технический стандарт изготовления клапанов обычно предусматривает, что допускается определенная величина утечки, когда уплотнение металл-металл проверяется на герметичность в закрытом состоянии. Чтобы обеспечить высокую герметизирующую способность клапана, уплотняющая поверхность должна быть тщательно отшлифована, чтобы увеличить удельное давление на уплотняющую поверхность, но оно меньше, чем допустимое удельное давление материала уплотняющей поверхности, и в то же время, необходимо повысить жесткость конструкции. Опыт эксплуатации клапана показывает, что во многих случаях нет необходимости предъявлять слишком высокие требования к герметичности клапана, т. к. некоторые условия работы вполне допускают небольшую утечку среды, потому что этой утечки недостаточно для влияют на использование клапана. И наоборот, улучшение характеристик уплотнения этих клапанов усложняет производственный процесс, увеличивает затраты и создает ненужные отходы. Конструктивное исполнение и изготовление самого клапана оказывают наиболее очевидное влияние на внешние утечки. Клапаны с низкими утечками предъявляют более строгие требования к конструкции, производству и обработке ключевых компонентов, таких как корпус клапана, шток клапана и сальниковая коробка, таких как:
(1) Качество корпуса клапана и крышки клапана, особенно при ковке или литье, должно исключать такие дефекты, как складчатость, включения шлака, поры, эвакуация ткани, скрытые трещины и неравномерность состава.
(2) Качество обработки деталей в месте соединения штока клапана с корпусом клапана, особенно шероховатость штока клапана и сальника, прямолинейность штока клапана, вертикальность отверстия сальника крышки и точность обработки.
(3) Выбирается конструкция сальника клапана. Поскольку уплотнение на штоке клапана является динамическим уплотнением, набивка легко изнашивается во время вращения или скольжения штока клапана. Следует выбирать специальные сальниковые уплотнения с низкой утечкой и комбинации сальниковых уплотнений, а набивку и набивку следует строго контролировать. Зазор штока, зазор набивки и сальниковой коробки.
Таким образом, выбор типов клапанов должен не только соответствовать условиям процесса и стандартным спецификациям, но и полностью учитывать различные условия эксплуатации. В техническом проекте класс уплотнения клапана должен быть выбран в соответствии с принципами безопасности, рациональности и экономичности.