Распространенные неисправности клапанов в химических трубопроводах и способы их предотвращения

Распространенные неисправности клапанов на химических трубопроводах редко вызваны одним простым фактором. Во многих системах химической обработки проблемы с клапанами возникают из-за сочетания агрессивных сред, неправильного выбора материала, неподходящей футеровки, плохой совместимости уплотнений, абразивных твердых частиц, кристаллизации, изменения температуры, неправильной установки и недостаточного обслуживания.

Для промышленных покупателей, инженеров предприятий, EPC-подрядчиков, дистрибьюторов и специалистов по техническому обслуживанию отказ клапана — это не только проблема ремонта. Это может привести к утечке химикатов, простою производства, риску безопасности, воздействию на окружающую среду, повреждению привода, загрязнению трубопровода и незапланированным затратам на замену. Недорогой клапан может стать дорогим, если он выйдет из строя на раннем этапе эксплуатации в условиях агрессивной или абразивной химической среды.

В этой статье описаны наиболее распространенные неисправности клапанов на химических трубопроводах, как определить их основные причины и как предотвратить их во время выбора, установки, эксплуатации и обслуживания клапанов. Для более широкого обзора выбора химических клапанов начните с нашего основного руководства по промышленные клапаны для химической обработки.

Почему клапаны химических трубопроводов выходят из строя чаще, чем клапаны коммунальных предприятий

Химические трубопроводы более требовательны, чем обычные водопроводные, воздушные или общие инженерные сети. Клапан в химической сфере может подвергаться воздействию кислоты, щелочи, растворителя, окислительных сред, шлама, химических веществ в сточных водах, кристаллизующихся жидкостей, высоких температур, колебаний давления или агрессивной окружающей среды.

Эти условия могут одновременно воздействовать на разные части клапана:

• Корпус клапана может подвергнуться коррозии или потерять толщину стенок.
• Шар, диск, пробка или трим могут подвергнуться химическому воздействию.
• Седло может деформироваться, раздуться, изнашиваться или потерять силу уплотнения.
• Уплотнение штока может разрушиться и вызвать внешнюю утечку.
• Подкладка может треснуть, вздуться, расслаиваться или изнашиваться.
• Привод может выйти из строя, если крутящий момент клапана превысит его мощность.
• Фланцевая прокладка может дать течь, если установка или выбор материала неправильны.

Поскольку отказы химических клапанов часто связаны как с совместимостью материалов, так и с механическими нагрузками, профилактику необходимо начинать еще до покупки. Правильный тип клапана, материал, футеровка, уплотнение, привод, план установки и проверки — все это часть предотвращения отказов.

Основные виды неисправностей арматуры на химических трубопроводах

1. Коррозионный отказ

Коррозия является одной из наиболее распространенных и серьезных неисправностей клапанов на химических трубопроводах. Это может повлиять на корпус, трим, шток, шар, диск, седло, болты или поверхности фланцев. В некоторых случаях коррозия видна снаружи. В других случаях внутренняя коррозия обнаруживается только после утечки, высокого крутящего момента или неудачного испытания под давлением.

Распространенные причины коррозии клапанов

• Использование углеродистой стали или стандартной нержавеющей стали в несовместимых средах.
• Выбор неправильной марки нержавеющей стали для работы с высоким содержанием хлоридов
• Использование футеровки, непригодной для химической среды.
• Повреждение ПТФЭ, резины или другой защитной оболочки.
• Высокая температура, ускоряющая химическую атаку
• Плохой дренаж, вызывающий накопление химикатов в мертвых зонах.
• Внешняя коррозионная атмосфера, воздействующая на открытые компоненты

Покупатели, которым нужна более глубокая система выбора материалов, могут прочитать наше руководство по антикоррозийные клапанные материалы для химической обработки. Об общих методах профилактики можно прочитать в этой статье. предотвращение коррозии клапанов также предоставляет полезную информацию.

Как предотвратить коррозию

Предотвращение коррозии начинается с точных данных о рабочем состоянии. Покупатели должны указать название химического вещества, концентрацию, температуру, давление, условия потока и процесс очистки, прежде чем выбирать материал клапана. В зависимости от применения могут подойти нержавеющая сталь, футеровка из ПТФЭ, резиновая футеровка, титан, дуплексная нержавеющая сталь, никелевые сплавы или другие материалы.

Для применений с высоким содержанием хлоридов, морской воды, окислительных или сильнокоррозионных систем можно использовать специальные варианты, такие как титановый шаровой кран может быть оценен, когда стандартной нержавеющей стали недостаточно.

2. Внутренняя утечка

Внутренняя утечка означает, что клапан не может полностью остановить поток, даже когда он находится в закрытом положении. Это часто встречается в шаровых кранах, дроссельных заслонках, задвижках, задвижках, пробковых и обратных клапанах, когда уплотнительная поверхность повреждена или загрязнена.

Распространенные причины внутренних утечек

• Повреждение седла частицами или абразивной средой
• Мягкое вздутие седла из-за химической несовместимости.
• Коррозия на шаре, диске, плунжере или поверхности седла.
• Клапан не полностью закрыт из-за высокого крутящего момента или неисправности привода.
• Термическая деформация при высокой температуре
• Неправильный тип клапана используется для дросселирования или шлама.
• Твердые частицы, попавшие на уплотнительную поверхность

На химических заводах внутренние утечки могут вызвать смешивание продуктов, обратный поток, ошибку дозирования, загрязнение или проблемы с безопасностью. Вот почему материал седла и уплотнения так же важен, как и материал корпуса клапана.

Как предотвратить внутреннюю утечку

Чтобы уменьшить внутреннюю утечку, покупатели должны подтвердить требования к отключению, материал седла, тип клапана, чистоту среды, содержание твердых частиц и рабочую температуру. Седла из ПТФЭ могут подходить для многих чистых, агрессивных химических веществ, тогда как седла из резины или эластомера должны соответствовать химическому веществу и температуре. Для абразивных шламов более подходящим может оказаться клапан, устойчивый к износу, чем стандартный шаровой клапан с мягким седлом.

3. Внешняя утечка

Внешняя утечка является одной из самых опасных неисправностей химических трубопроводов, поскольку коррозионные, токсичные, легковоспламеняющиеся или опасные среды могут попасть в рабочую среду. Утечка может возникнуть в штоке, сальнике, соединении корпуса, фланцевой прокладке, сливной пробке или монтажном интерфейсе привода.

Общие внешние точки утечки

• Зона упаковки штока
• Соединение корпуса с крышкой
• Фланцевое соединение с прокладкой
• Резьбовые соединения
• Футерованная поверхность фланца клапана
• Область зажима диафрагмы
• Дефекты литья корпуса клапана или дефекты сварных швов

Почему происходит утечка в штоке

Утечка в штоке часто вызвана ухудшением качества набивки, использованием неправильного материала набивки, недостаточной регулировкой сальника, коррозией штока, частой эксплуатацией, термоциклированием или химическим воздействием. При эксплуатации в условиях коррозии даже небольшая утечка может стать серьезной, поскольку вытекающая среда может воздействовать на окружающие металлические детали и со временем ухудшаться.

Как предотвратить внешнюю утечку

Покупатели должны подтвердить упаковочный материал, материал прокладки, метод крепления болтами, стандарт фланца, момент затяжки и химическую совместимость. Для работы с химическими веществами повышенного риска можно использовать мембранные клапаны или конструкции с сильфонным уплотнением, где это применимо. Для клапанов с футеровкой поверхность фланца должна быть защищена во время установки, чтобы избежать повреждений, которые могут привести к утечке.

4. Повреждение футеровки клапанов с футеровкой из ПТФЭ и резины.

Футерованные клапаны широко используются в коррозионно-активных химических трубопроводах, поскольку футеровка защищает металлический корпус от технологической среды. Однако выход из строя футеровки может быть серьезным, поскольку при повреждении футеровки металлический корпус может подвергнуться химическому воздействию.

Распространенные типы повреждений футеровки

• Крекинг
• образование волдырей
• Расслаивание
• Повреждение точечного отверстия
• Механические царапины
• Абразивный износ
• Повреждение торцевой облицовки фланца
• Деформация, связанная с вакуумом

Футеровка из ПТФЭ и резиновая футеровка выходят из строя по-разному. ПТФЭ может быть выбран из-за широкой химической стойкости, тогда как резиновая футеровка может быть выбрана из-за шлама и истирания. Покупатели, сравнивающие эти системы футеровки, могут ознакомиться с нашим руководством по Клапан с футеровкой из ПТФЭ и клапан с резиновой футеровкой.

Причины выхода из строя футеровки из ПТФЭ

Клапаны с футеровкой из ПТФЭ могут выйти из строя, если качество футеровки плохое, если эксплуатация превышает предельные значения температуры или давления, если не учитываются условия вакуума, если среда вызывает риск проникновения или если абразивные частицы повреждают поверхность футеровки. ПТФЭ химически устойчив во многих сферах применения, но не застрахован от механических повреждений.

Для шаровых кранов, требующих седла из ПТФЭ и химически стойкого уплотнения, покупатели также могут оценить Шаровой кран из ПТФЭ в зависимости от среды, давления, температуры и конструкции клапана.

Причины выхода из строя резиновой футеровки

Клапаны с резиновой футеровкой могут выйти из строя, если резиновая смесь несовместима со средой, если температура слишком высока, если растворители разъедают футеровку или если истирание превышает ее износостойкость. Резина может быть превосходной для некоторых применений, связанных с шламами и абразивами, но она подходит не для всех химикатов.

Покупатели могут сравнить суспензии, абразивные химикаты, очистку воды и некоторые агрессивные применения. клапаны с резиновой футеровкой когда требуется защита от коррозии и устойчивость к износу.

5. Неисправность седла и уплотнения.

Многие неисправности химических клапанов начинаются с седел, уплотнений, уплотнительных колец, диафрагм или упаковочных материалов. Эти мягкие детали могут быть небольшими по сравнению с корпусом клапана, но они часто определяют характеристики уплотнения и срок службы.

Общие признаки неисправности седла и уплотнения

• Внутренняя утечка
• Внешняя утечка
• Увеличенный рабочий крутящий момент
• Набухшие или деформированные уплотнения
• Треснувшие или затвердевшие эластомеры
• Выдавливание или деформация седла
• Сниженная надежность привода

Распространенные материальные проблемы

EPDM, FKM, NBR, PTFE, графит и резиновые материалы имеют разные диапазоны совместимости. EPDM может хорошо работать в воде, некоторых кислотах и ​​щелочах, но обычно не подходит для многих масел и углеводородов. FKM может быть полезен для многих масел и некоторых химикатов, но он не универсален. ПТФЭ обеспечивает широкую химическую стойкость во многих сферах применения, но механические и температурные ограничения по-прежнему имеют значение.

Покупатели, использующие дроссельные заслонки в системах химической или водоочистки, также могут просмотреть эту статью на сайте Вкладыши дроссельной заслонки из EPDM чтобы лучше понять поведение уплотнений и вкладышей из EPDM.

6. Эрозия, истирание и шламовый износ.

В трубопроводах для шламовых и абразивных химикатов отказ клапана может быть вызван скорее механическим износом, чем химической коррозией. Твердые частицы могут повредить седла, поцарапать шарики или диски, разрушить накладку, изнашивать уплотнительные поверхности и создавать пути утечки.

Приложения высокого риска

• Горный раствор
• Химические сточные воды с твердыми веществами
• Шлам для десульфурации
• Удобрения и переработка полезных ископаемых
• Абразивные порошково-жидкие смеси
• Высокоскоростные линии химической передачи

Как предотвратить истирание

Покупатели должны подтвердить содержание твердых частиц, размер частиц, скорость потока, положение открытия клапана, а также будет ли клапан использоваться для дросселирования. Клапаны с резиновой футеровкой, мембранные клапаны и некоторые конструкции шламовых клапанов могут быть более подходящими, чем стандартные клапаны, в абразивных средах.

Ключевой ошибкой является использование стандартного клапана, предназначенного для чистой жидкости в пульпопроводе. Даже если материал химически совместим, клапан может выйти из строя, поскольку он не пригоден механически.

7. Засорение, масштабирование и кристаллизация.

В химических трубопроводах могут работать среды, которые кристаллизуются, накипятятся, оседают или образуют отложения. Эти отложения могут блокировать путь потока, препятствовать полному закрытию, увеличивать крутящий момент и повредить седла или накладки во время работы.

Распространенные причины

• Кристаллизующиеся химикаты
• Перепад температуры внутри трубопровода
• Мертвые зоны внутри полостей клапанов
• Оседание шлама во время остановки
• Недостаточная промывка
• Прерывистый режим работы
• Неправильная ориентация клапана

Как снизить риск блокировки

Тип клапана и конструкция трубопровода должны уменьшать мертвые зоны, в которых могут накапливаться химикаты. Промывочные соединения, точки слива, правильная ориентация установки и регулярная эксплуатация могут помочь уменьшить количество отказов, связанных с отложениями. Для услуг с известным риском кристаллизации покупатели должны сообщить об этом поставщику перед выбором клапана.

8. Высокий рабочий крутящий момент

Высокий рабочий крутящий момент является одновременно симптомом и риском отказа. Если крутящий момент увеличивается, ручные клапаны становятся трудными в эксплуатации, редукторы могут быть повреждены, а электрические или пневматические приводы могут не перемещать клапан.

Распространенные причины высокого крутящего момента

• Коррозия движущихся частей
• Вздутие или деформация сиденья
• Отложения и кристаллизация
• Частицы, застрявшие внутри клапана
• Неправильный материал сиденья.
• Длительные периоды бездействия
• Неправильный размер привода

Как предотвратить проблемы с высоким крутящим моментом

Покупателям следует запросить данные о крутящем моменте клапана и выбрать приводы с подходящим запасом прочности. В химической сфере крутящий момент может со временем увеличиваться из-за отложений, коррозии или изменений седла. Для автоматических клапанов размер привода должен основываться на реальных условиях эксплуатации, а не только на номинальном размере клапана.

9. Неисправность электрического или пневматического привода.

Выход из строя привода является обычным явлением, когда привод рассматривается как аксессуар, а не как часть клапанной системы. В химических трубопроводах надежность привода зависит от крутящего момента клапана, окружающей среды, управляющего сигнала, рабочего цикла, воздействия коррозии и качества установки.

Распространенные причины неисправности привода

• Недостаточный крутящий момент привода
• Неправильное напряжение или управляющий сигнал
• Попадание воды в корпус электропривода
• Коррозионные пары, воздействующие на компоненты привода
• Чрезмерная езда на велосипеде за пределами номинального режима работы.
• Несоосность привода и штока клапана.
• Увеличение крутящего момента клапана из-за отложений или коррозии

Как предотвратить выход из строя привода

Покупатели должны подтвердить требования к крутящему моменту, запас безопасности, напряжение, сигнал управления, номинал корпуса, рабочий цикл, ручное управление, сигнал обратной связи и требования к отказоустойчивости. На химических заводах также следует рассмотреть защиту привода от влаги, пыли, промывки и агрессивного окружающего воздуха.

Диагностика неисправностей по симптомам

Как предотвратить отказ клапана перед покупкой

Лучшее время для предотвращения выхода из строя клапана — до его заказа. Покупатели должны обеспечить полные условия работы и избегать выбора только по размеру клапана, номинальному давлению или цене.

Информация, которую должны предоставить покупатели

• Химическое название и состав
• Диапазон концентрации
• Нормальная и максимальная температура
• Рабочее и расчетное давление
• Размер клапана и тип соединения
• Условия потока: чистая жидкость, суспензия, газ, пар или смешанная фаза.
• Содержание твердых веществ и размер частиц
• Требуемый уровень отключения
• Ручное, электрическое или пневматическое управление.
• Частота работы
• Процесс очистки и промывки
• В помещении, на открытом воздухе, в агрессивной или опасной среде
• Необходимые документы и протоколы испытаний

Для кислотных и щелочных систем покупатели также могут ознакомиться с нашим руководством по коррозионностойкая арматура для трубопроводов кислоты и щелочи перед выбором материалов клапана и накладок.

Как предотвратить поломку клапана во время установки

Даже правильно выбранный клапан может рано выйти из строя при некачественном монтаже. Химические клапаны требуют осторожного обращения, особенно клапаны с футеровкой, клапаны с мягким седлом и клапаны с приводом.

Рекомендации по установке

• Перед установкой защитите облицовку фланца и уплотнительные поверхности.
• Используйте совместимые прокладки и соблюдайте правильную последовательность затяжки болтов.
• Избегайте напряжения в трубе, которое может привести к смещению корпуса клапана.
• Подтвердите ориентацию клапана и направление потока.
• Проверьте проводку привода, напряжение, сигнал и пределы хода.
• Промойте трубопровод перед вводом в эксплуатацию
• Избегайте тепловых повреждений при сварке вблизи мягких седел или клапанов с футеровкой.
• Убедитесь, что клапан может полностью открываться и закрываться после установки.

Для клапанов с футеровкой повреждение поверхности фланца является распространенной неисправностью, связанной с установкой. ПТФЭ или резиновая прокладка вокруг поверхности фланца не должна быть поцарапана, смята или неравномерно сжата.

Как предотвратить отказы клапанов во время эксплуатации

Практика эксплуатации может продлить или сократить срок службы клапана. Клапаны, которые используются редко, могут стать жесткими из-за отложений или коррозии. Клапаны, которые работают слишком часто, могут изнашивать седла, уплотнения или приводы. Клапаны, используемые для дросселирования, когда они предназначены только для изоляции, могут рано выйти из строя.

Рекомендации по эксплуатации и техническому обслуживанию

• Периодически используйте резервные клапаны, чтобы предотвратить заедание.
• Регулярно проверяйте набивку штока и фланцевые соединения.
• Мониторинг аварийных сигналов крутящего момента привода или проблем с перемещением
• Промойте трубопроводы, где вероятны кристаллизация или отложения.
• Проверьте состояние футеровки во время проверки при остановке.
• Заменяйте уплотнения и седла до выхода из строя критически важных систем.
• Записывайте симптомы неисправностей и условия работы для анализа первопричин.

Контроль качества и документация по запросу

Для проектов химических трубопроводов B2B документация помогает снизить риск сбоя. Покупатели не должны полагаться только на фотографии продуктов или короткие предложения. К полезным документам относятся:

• Сертификат материала
• Отчет об испытаниях под давлением
• Протокол испытаний на герметичность седла
• Информация о проверке футеровки
• Габаритный чертеж
• Технический паспорт привода и схема подключения
• Данные о крутящем моменте клапана, где это применимо
• Руководство по установке и техническому обслуживанию
• Информация об упаковке и маркировке

Когда поставщики могут обеспечить полную техническую поддержку, покупатели с большей вероятностью смогут избежать несоответствия материалов, неподходящих конструкций клапанов и неправильного выбора привода.

Заключительные рекомендации для покупателей B2B

Большинство отказов клапанов химических трубопроводов можно предотвратить. Коррозия, утечка, повреждение футеровки, отказ седла, блокировка, высокий крутящий момент и проблемы с приводом обычно возникают, когда конструкция клапана не соответствует реальным рабочим условиям.

Лучшая стратегия профилактики – рассматривать клапан как целостную систему. Покупатели должны вместе изучить материал корпуса, материал отделки, облицовку, седло, уплотнение, упаковку, привод, метод установки, частоту эксплуатации, процесс очистки и документацию.

Если в вашем химическом трубопроводе возникла утечка, коррозия, повреждение футеровки, высокий крутящий момент или преждевременный выход из строя клапана, Клапан Vcore может помочь проанализировать ваши условия работы и порекомендовать практичную конфигурацию клапана. Покупатели также могут просмотреть наш ассортимент промышленной арматуры для сравнения шаровых кранов, дроссельных заслонок, обратных клапанов, футерованных клапанов, клапанов из нержавеющей стали и автоматизированных клапанов для систем химической обработки.

Для промышленного снабжения правильным вопросом будет не только «Какой клапан вышел из строя?» Лучше задать вопрос: «Почему этот клапан вышел из строя и как можно выбрать следующий клапан, чтобы предотвратить ту же проблему?»

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы наиболее распространенные неисправности клапанов на химических трубопроводах?

Наиболее распространенные неисправности клапанов в химических трубопроводах включают коррозию, внутреннюю утечку, внешнюю утечку, повреждение футеровки, выход из строя седла и уплотнения, эрозию, истирание, закупорку, кристаллизацию, высокий рабочий крутящий момент и отказ привода.

2. Почему химические клапаны протекают?

Химические клапаны могут протекать из-за повреждения седла, несовместимости уплотнений, неисправности уплотнения штока, коррозии, повреждения футеровки, проблем с фланцевой прокладкой, частиц на уплотнительной поверхности или неполного закрытия клапана, вызванного высоким крутящим моментом или проблемами с приводом.

3. Как можно предотвратить коррозию клапана?

Коррозионный отказ клапана можно предотвратить, выбрав материалы, накладки, седла, уплотнения и набивку, соответствующие химической среде, концентрации, температуре, давлению и условиям потока. Покупатели также должны учитывать чистящие химикаты, внешнюю среду и риск долгосрочного обслуживания.

4. Почему футерованные клапаны выходят из строя при работе с химическими веществами?

Клапаны с футеровкой могут выйти из строя из-за неправильного материала футеровки, плохого качества футеровки, истирания, высокой температуры, условий вакуума, проникновения, повреждения поверхности фланца или механического напряжения. Футеровка из ПТФЭ и резиновая футеровка должны выбираться в соответствии с химической совместимостью и механическими условиями эксплуатации.

5. Как можно избежать выхода из строя привода на химических трубопроводах?

Отказ привода можно уменьшить, проверив крутящий момент клапана, применив подходящий запас прочности по крутящему моменту, согласовав напряжение и управляющий сигнал, выбрав правильную защиту корпуса, проверив рабочий цикл и приняв во внимание коррозию, отложения или вздутие седла, которые могут со временем увеличить крутящий момент клапана.