Panoramica rapida
A valvola a sfera con perno ad alta pressione fornisce un isolamento a quarto di giro nei complessi sistemi petroliferi e del gas. Per le stazioni di raccolta dei giacimenti petroliferi, gli impianti di separazione e le linee di trasmissione ad alta pressione, gli acquirenti devono valutare insieme la classe di pressione, la disposizione dei sedili, i fluidi corrosivi, lo scarico della pressione nella cavità, la coppia operativa e i requisiti di ispezione. Il supporto del perno aiuta a stabilizzare la sfera e a gestire il carico del sedile, ma non elimina la necessità di un'ingegneria specifica per l'applicazione.
Priorità dell'acquirente: stabilire se il servizio appartiene a una specifica API 6D per condutture/tubazioni di processo o a una specifica API 6A per apparecchiature testa pozzo prima di selezionare una valvola.
1. Dove vengono utilizzate valvole a sfera con articolazione ad alta pressione nei giacimenti petroliferi
Le infrastrutture per la produzione di petrolio e gas non costituiscono un servizio uniforme. I fluidi possono contenere gas naturale, petrolio greggio, acqua prodotta, anidride carbonica disciolta, acido solfidrico, sabbia e residui di trattamenti chimici. Le pressioni possono variare durante l'avvio, l'arresto, il pigging e il funzionamento del compressore. Una valvola di isolamento che funziona su una tubazione di prodotto pulito potrebbe guastarsi prematuramente su una linea di raccolta bagnata e abrasiva.
Le ubicazioni comuni includono collettori di raccolta a valle del gruppo della testa pozzo, separatori di produzione, skid di compressione del gas, linee di trasferimento del greggio, stazioni di lancio e ricezione pig, bypass di misurazione e condotte di esportazione. L'operatore normalmente necessita di una funzione di isolamento positivo, piuttosto che di una limitazione continua.
Distinzione di ambito: le attrezzature che fanno parte di una testa di pozzo o di un albero di Natale possono cadere API6A; le valvole della pipeline fanno comunemente riferimento API6D. Le specifiche dell'attrezzatura del progetto e l'autorità di progettazione determinano l'applicabilità. Una valvola API 6D non è automaticamente qualificata API 6A semplicemente perché la sua pressione nominale appare elevata.
2. Costruzione con perno e design a sfera flottante
Con un design a sfera flottante, la sfera può muoversi leggermente sotto pressione differenziale e caricare la sede a valle. Con una disposizione montata su perno, la sfera è supportata meccanicamente attraverso un perno inferiore e un sistema stelo/supporto, mentre i gruppi sede caricati a molla stabiliscono un contatto di tenuta. Questa disposizione è spesso preferita per alesaggi più grandi o pressioni differenziali più elevate perché può rendere più gestibili il caricamento e il funzionamento del sedile.
Tuttavia, la “coppia bassa” non è una proprietà fissa. La coppia di apertura può variare in base alla pressione differenziale, al design della sede, alla temperatura del fluido, ai depositi, alla lubrificazione e al tempo trascorso chiuso. Per le valvole automatizzate, richiedere la coppia di spunto, funzionamento e riposizionamento generata dal produttore alle condizioni specificate, non un numero di catalogo generico.
Una disposizione a corpo diviso può semplificare alcune procedure di revisione. I design con ingresso dall'alto consentono l'accesso dall'alto in adeguate condizioni di manutenzione depressurizzata, mentre i corpi completamente saldati riducono al minimo i percorsi di perdita tra corpo e giunto ma presentano diversi vincoli di riparazione. Vedi il Gamma di prodotti con valvole a sfera con perno e valvola a sfera con perno forgiato per configurazioni di progetto.
3. Scegliendo la Classe 600, 900, 1500 o 2500
Una classe di pressione è una designazione di rating standardizzata; La classe 900 non significa che la valvola sia classificata per 900 psi in ogni condizione. La pressione consentita cambia in base al gruppo del materiale e alla temperatura. Determinare la pressione di progetto, la temperatura di progetto massima e minima, le condizioni transitorie e il relativo valore di pressione-temperatura prima di richiedere offerte.
La Classe 600 può essere adatta ad alcuni sistemi di raccolta o trasferimento ad alta pressione, mentre le Classi 900 e 1500 si trovano dove la pressione di progetto richiede valori nominali più elevati. La classe 2500 viene utilizzata per servizi di pressione specificati più severi, soggetti a limitazioni di dimensioni e modello. Queste sono categorie applicative indicative, non sostitutive delle tabelle pressione-temperatura.
Alla connessione, distinguere il rivestimento RF da quello RTJ e identificare lo standard e la serie corretti della flangia; per le estremità saldate di testa specificare il diametro esterno del tubo, la schedula, lo spessore della parete e la preparazione della saldatura. Una valvola costosa di alta classe non risolve un disadattamento nelle connessioni terminali.
Esempio di tabella delle specifiche di acquisto
| Parametro | Cosa specificare |
|---|---|
| Applicazione | Raccolta ad alta pressione a monte, collettore di produzione a valle della testa pozzo, separazione, compressore o isolamento della tubazione |
| Dimensioni e valutazione | NPS/DN e ASME Classe 600, 900, 1500 o 2500 come supportato dal design selezionato |
| Progettazione della valvola | Montato su perno, corpo in due o tre pezzi/diviso, passaggio totale o ridotto |
| Materiale del corpo | Forgiati A105 o LF2; Getti WCB o LCC; gradi inossidabili o duplex ove giustificato |
| Sfera/stelo | Materiale e rivestimento selezionati per corrosione, usura e pressione; verificare il design anti-esplosione dello stelo |
| Sede/guarnizioni | RPTFE, PEEK, elastomeri qualificati o sedi metalliche; verificare i limiti chimici e di temperatura |
| Finisce | ASME B16.5 RF/RTJ dove rientra nell'intervallo dimensionale; ASME B16.47 per flange più grandi applicabili; saldatura di testa secondo i dettagli del tubo approvati |
| Funzioni speciali | Disposizione dei sedili DBB/DIB specificata, sfiato e scarico, scarico della cavità, design antistatico e testato contro il fuoco |
| Operatore | Riduttore, attuatore pneumatico, elettrico o idraulico dimensionato in base ai dati di coppia del produttore |
| Test e registrazioni | Test API 6D specificati, rapporti sui test di pressione, MTC/EN 10204 3.1 se richiesto, PMI, NDE e registrazioni di rivestimento |
4. DBB, DIB, orientamento della sede e pressione nella cavità
Per l'isolamento degli idrocarburi, le specifiche di approvvigionamento spesso richiedono il doppio blocco e spurgo (DBB) o il doppio isolamento e spurgo (DIB). Questi termini si riferiscono a disposizioni di isolamento definite e comportamenti di prova, non semplicemente a “due sedi in una valvola”. Con le comuni sedi a effetto pistone singolo (SPE), la pressione intrappolata nella cavità può essere scaricata oltre una sede in base al progetto. Le sedi a doppio effetto pistone (DPE) possono fornire una risposta di isolamento diversa, ma la loro capacità di trattenere la pressione nella cavità crea un obbligo di scarico separato.
Laddove il liquido rimane intrappolato tra le sedi chiuse, il riscaldamento può aumentare notevolmente la pressione nella cavità. Specificare la direzione di scarico consentita, la relativa configurazione del sedile, qualsiasi dispositivo di scarico esterno e come verrà testato l'insieme. Una destinazione di scarico a valle non è intercambiabile con una a monte quando l'operazione richiede un isolamento positivo.
Per una trattazione più approfondita cfr scarico della cavità nelle valvole a sfera e l'esistente guida alla progettazione del perno. Nell'ordine d'acquisto, descrivere l'esatta prestazione della sede e dello spurgo a cui assistere invece di fare affidamento solo sull'abbreviazione DBB.
5. Materiali dei giacimenti petroliferi: acciaio al carbonio, acciaio a bassa temperatura e servizio acido
La scelta del materiale del corpo inizia dal fluido, dalla temperatura di progetto, dalla tolleranza alla corrosione ove rilevante, dall'esposizione ambientale e dalla classe della tubazione di progetto. L'acciaio al carbonio forgiato ASTM A105 e l'acciaio al carbonio fuso A216 WCB sono candidati familiari per temperature e ambienti idonei non corrosivi. ASTM A350 LF2 e A352 LCC sono presi in considerazione per progetti a bassa temperatura quando sono necessarie le loro proprietà di impatto qualificate. I materiali inossidabili o duplex possono essere appropriati per particolari condizioni di corrosione, ma richiedono un'attenta valutazione del cloruro, della temperatura e della fabbricazione.
Per una linea di gas umido o fluido prodotto con H2S, valutare applicabile NACE MR0175/ISO 15156 requisiti. I limiti dei materiali dipendono dall'effettivo ambiente di servizio acido, dalla metallurgia dei componenti, dalla durezza, dal trattamento termico e dalle condizioni di esposizione. Un certificato generico che dichiara “conforme NACE” non può sostituire una revisione documentata della selezione del materiale.
Le superfici della sfera e dello stelo possono utilizzare materiali inossidabili idonei o rivestimenti tecnici. La nichelatura chimica (ENP) può migliorare alcune proprietà superficiali, ma non è una barriera universale contro la corrosione per tutti i prodotti chimici dei giacimenti petroliferi. Verificare le specifiche del rivestimento, lo spessore, l'adesione, la porosità e l'idoneità al meccanismo di usura previsto.
6. Sedili, prestazioni antincendio ed emissioni fuggitive
Le sedi morbide basate su miscele di PTFE, PTFE rinforzato o PEEK possono fornire una chiusura efficace entro i limiti approvati di pressione, temperatura e esposizione ai fluidi. Forti abrasioni, corpi solidi, cicli frequenti o temperature elevate possono giustificare sedi metalliche ingegnerizzate, spesso a scapito di diverse caratteristiche di perdita e coppia. Le guarnizioni in elastomero richiedono la verifica contro idrocarburi, ammine, metanolo, decompressione rapida del gas e qualsiasi sostanza chimica di iniezione effettivamente presente.
La costruzione ignifuga può essere specificata con verifica rispetto agli standard applicabili come API 607 o ISO 10497, ma una dichiarazione di progettazione ignifuga non equivale alla prova di una configurazione testata pertinente. Allo stesso modo, la continuità antistatica, il design dello stelo resistente alle esplosioni e la baderna a basse emissioni richiedono controlli specifici. Richiedi report o certificati con modello, dimensione e applicabilità della configurazione stabilita.
Il servizio multifase carico di sabbia merita un'attenzione particolare: i solidi possono graffiare i rivestimenti delle sfere e causare danni alle sedi anche quando la classe di pressione nominale è adeguata. Confermare il carico previsto di solidi e il rischio di erosione prima di considerare accettabile una valvola convenzionale per tubazioni a sede morbida.
7. Selezione dell'attuazione manuale, pneumatica, elettrica o idraulica
Un riduttore può essere adatto a valvole accessibili localmente in cui la frequenza operativa è bassa e il tempo di spegnimento non è critico. Gli attuatori pneumatici sono comuni quando è disponibile aria strumentale o gas puliti. Gli attuatori elettrici sono adatti al controllo remoto laddove esiste un'infrastruttura elettrica. I pacchetti idraulici o elettroidraulici possono fornire una coppia elevata e un funzionamento di emergenza controllato, ma è necessario considerare la loro complessità.
Per il servizio di arresto di emergenza (ESD), il tecnico deve specificare la posizione sicura, il tempo di chiusura, l'energia disponibile in caso di perdita di alimentazione o segnale, i requisiti di corsa parziale e l'interfaccia con il sistema di controllo. Una chiusura troppo rapida può produrre un transitorio di pressione inaccettabile. Il produttore deve dimensionare il pacchetto rispetto alla curva di coppia verificata con un margine appropriato approvato dal progetto.
8. Ispezione, test e documentazione per gli appalti EPC
API 6D è una specifica chiave per le valvole per tubazioni che riguarda la produzione, l'ispezione, i test e la documentazione. L'edizione applicabile e le modifiche dovrebbero essere definite contrattualmente e non si dovrebbe presumere che le prove speciali siano incluse in una prova di officina standard. Il Aggiornamento API 6D dell'American Petroleum Institute illustra perché il controllo dell'edizione è importante per gli acquirenti di apparecchiature.
Un piano di ispezione e test del progetto (ITP) può identificare punti di attesa e testimoni per test di guscio e sede, sfiato della cavità, test del gas a bassa pressione quando specificato, ispezione dimensionale, PMI, NDE, esame del rivestimento e controlli funzionali finali. Il mezzo di prova, la durata, la pressione, i criteri di accettazione e lo stato di testimone devono essere concordati prima della produzione.
I pacchetti di documenti tipici includono un disegno di disposizione generale (GA) approvato, scheda tecnica, distinta dei materiali, certificati di prova dei materiali (MTC) con numeri di colata tracciabili, rapporti di prova di pressione, qualsiasi prova di prova antincendio applicabile, registrazioni di rivestimento, calcolo della coppia e cablaggio dell'attuatore o schema idraulico. Confermare il formato e la lingua richiesti prima del preventivo.
9. Una richiesta di offerta per valvole a sfera per giacimenti petroliferi più utile
Invece di chiedere solo la “valvola a sfera trunnion da 10 pollici Classe 900”, indicare: dimensioni e alesaggio; classe di pressione e rivestimento delle estremità; composizione fluida, H2S e CO2 concentrazione; pressione e temperatura massima e minima; programma della pipeline; disposizione della sede e della cavità; perdita ammissibile; requisiti ignifughi e antistatici; operatore e controlli; e il regime di ispezione e certificazione.
Per un confronto commerciale richiedere anche Incoterms EXW/FOB/CIF/CPT (luogo indicato e versione Incoterms), prezzo unitario, MOQ se presente, tempi di produzione, dimensioni dell'imballaggio, peso netto e lordo, paese di origine, condizioni di garanzia e validità del preventivo. Mantieni i tempi di produzione distinti dai tempi di transito della spedizione.
Anche gli acquirenti che confrontano le soluzioni di tubazioni saldate possono esaminarle valvole a sfera completamente saldate, mentre un riepilogo della selezione più ampio è disponibile su Pagina prodotto valvola a sfera ad alta pressione.
10. Lista di controllo per la selezione finale
Un pacchetto di isolamento affidabile del giacimento petrolifero inizia con limiti di progettazione chiari e requisiti verificabili. Verificare che l'ambito API della valvola sia adatto alla posizione, che il valore nominale di pressione-temperatura sia adatto al caso di progettazione, che la configurazione della sede fornisca il comportamento di isolamento specificato e che i suoi materiali siano adatti al fluido effettivo. Quindi rivedere il dimensionamento dell'attuatore e i test di accettazione documentati. Questo flusso di lavoro spesso impedisce costose modifiche tardive a flange, sedi, attuatori o certificazione.
Per una proposta specifica per un progetto, inviare a Vcore Valve le condizioni operative, le specifiche delle tubazioni, i documenti richiesti e la quantità stimata dell'ordine. È quindi possibile effettuare un confronto tecnico con le specifiche approvate piuttosto che con le sole dimensioni nominali e classe.
Domande frequenti
Una valvola a sfera con articolazione è adatta per una conduttura petrolifera ad alta pressione?
Sì, a condizione che il design della valvola selezionato, il valore nominale di pressione-temperatura, i materiali, le sedi, le connessioni e i requisiti di qualifica corrispondano alle effettive condizioni della linea. Le valvole per tubazioni API 6D non dovrebbero essere automaticamente sostituite con le apparecchiature della testa pozzo API 6A.
Dovrei scegliere la Classe 900, 1500 o 2500?
Scegliere la classe di pressione utilizzando la pressione massima di progetto, la temperatura di progetto minima e massima, il gruppo di materiali e le tabelle pressione-temperatura applicabili. Il numero di classe non è un valore della pressione operativa in psi.
Qual è la differenza tra DBB e DIB?
DBB e DIB descrivono diverse prestazioni di isolamento e spurgo del sedile specificate. Una disposizione DIB può utilizzare sedi a doppio effetto pistone e richiede una soluzione di scarico della pressione della cavità ingegnerizzata. Specificare sempre la prova richiesta e la disposizione dei posti.
I corpi in acciaio forgiato sono sempre migliori dei corpi in fusione?
Non necessariamente. Sia i corpi forgiati che quelli fusi possono essere accettabili quando i materiali, il design della pressione, la qualità della produzione e l'ispezione soddisfano le specifiche del progetto. I pezzi fucinati sono spesso presi in considerazione per servizi impegnativi ad alta pressione.
Cosa cambia quando il fluido del pozzo contiene H2S?
I materiali esposti al fluido di processo richiedono una revisione del servizio acido rispetto all'edizione applicabile di NACE MR0175/ISO 15156, compresi durezza, trattamento termico e limiti ambientali. Una dichiarazione NACE generica non è sufficiente.
Tutte le valvole a perno ad alta pressione necessitano di un attuatore idraulico?
No. Sono possibili opzioni a ingranaggi, pneumatiche, elettriche e idrauliche. La selezione dipende dalla coppia di spunto e di funzionamento, dalle utenze disponibili, dall'orario di chiusura, dal ciclo di lavoro e da eventuali requisiti di arresto di emergenza.
Quali documenti devono essere forniti con un preventivo per una valvola per giacimenti petroliferi?
Richiedi una scheda tecnica firmata, un disegno di disposizione generale, un elenco dei materiali, un rating di pressione-temperatura, uno schema del sedile, dati sulla coppia, un piano di test e ispezione, MTC e prove di conformità applicabili, insieme ai termini di consegna e commerciali.
Riferimenti tecnici: Avviso di pubblicazione API 6D; Applicazioni per valvole per petrolio e gas SLB WKM 370D. Gli standard, la qualificazione e la conformità sono soggetti all'edizione specificata e all'esatta configurazione della valvola.
