Материалы запорного клапана газопровода: что нужно проверить покупателям

Цитата, в которой говорится «корпус из углеродистой стали, отделка из нержавеющей стали, седло из ПТФЭ», является полезной отправной точкой, но она не полностью определяет газовый запорный клапан. Шток может иметь различную коррозионную стойкость по сравнению с шаром, уплотнительное кольцо может быть неподходящим для самых низких температур или седло может превышать допустимый перепад давления во время закрытия.

В данном руководстве основное внимание уделяется изоляции трубопроводов промышленного газа. Бытовые газовые установки и системы защитного отключения горелок имеют требования к одобрению для конкретного применения; промышленный шаровой кран не является автоматической заменой одобренного предохранительного запорного клапана. Более широкий обзор конвейерных приложений см. в разделе Vcore. решения для клапанов природного газа.

1. Определите газ, прежде чем выбирать металл

«Газовый сервис» может означать сухой очищенный природный газ, влажный сырой газ, пары сжиженного нефтяного газа, биогаз, смеси водорода или другие технологические газы. Эти жидкости не имеют одинаковых требований к материалам. Спросите фактический состав, включая сероводород (H₂S), углекислый газ (CO₂), воду, водород, конденсат и другие загрязнения.

Доступность воды имеет большое значение, поскольку она может изменить механизмы коррозии в потоках, содержащих CO₂или H₂S. Твердые частицы и компрессорное масло также влияют на уплотнительные поверхности и неметаллические детали. Рассмотрите нормальную работу, запуск, останов, очистку и условия неисправности, а не указывайте материалы только для основного газового компонента.

2. Сравните материалы корпуса по условиям эксплуатации.

Нержавеющая сталь не является универсальным обновлением. Он может решить некоторые проблемы коррозии, но при этом требует проверки на наличие хлоридов, кислых условий или водорода. Аналогичным образом, выбор кованого корпуса сам по себе не обеспечивает более высокое рабочее давление: решающими являются номинальные характеристики и конструкция готового клапана.

Класс давления необходимо сверить с фактическим материалом и температурой. Маркировка класса 600 не означает, что клапан может работать при давлении 600 фунтов на квадратный дюйм при любых условиях. Прочтите Таблица номинальных значений давления и температуры клапана при просмотре таблицы данных.

3. Проверьте минимальную температуру, включая разгерметизацию.

Нормальная температура газа может значительно превышать минимальную температуру металла, наблюдаемую при эксплуатации. Снижение давления и продувка могут привести к значительному охлаждению при некоторых условиях газа. Оценка процесса проекта должна установить соответствующую переходную температуру.

Если требуется низкотемпературная вязкость, подтвердите применимые нормы, минимальную расчетную температуру металла и данные испытаний на удар. Проверьте болтовые соединения, штоки, уплотнения и седла, а также корпус. Низкотемпературный корпус, оснащенный неподходящим эластомером, все равно является непригодным узлом.

Сервис СПГ — это отдельная задача криогенного отбора. Материалы, зазоры, расположение штоков и конструкция уплотнений должны выбираться и проверяться вместе. Не следует считать, что обычный низкотемпературный газовый клапан подходит для СПГ только потому, что он имеет корпус из нержавеющей стали.

4. Укажите шар, шток и другие смачиваемые детали.

За описанием «отделка из нержавеющей стали» могут скрываться важные различия. Перечислите шар, шток, фиксаторы седла, пружины и другие смачиваемые детали отдельно. Подтвердите точные марки, характеристики термообработки и покрытия, где это применимо.

Шток передает крутящий момент привода, неся при этом механические нагрузки. Более прочный сплав штока может улучшить крутящий момент, но его пригодность также необходимо проверить для работы в газовой среде. Закаленные компоненты заслуживают особого внимания при работе с высокосернистыми газами и водородом.

Для шаров с плакировкой или покрытием укажите основной металл, систему покрытия, толщину и критерии приемки при проверке. Покрытие не следует рассматривать как автоматическое доказательство коррозионной стойкости всего компонента. Песок или другие частицы также могут потребовать другой защиты поверхности и расположения седел.

5. Сопоставьте материалы седла с давлением, температурой и утечкой.

Используйте номинал седла производителя клапана, а не общий температурный диапазон полимера. Характеристики седла зависят от геометрии, опоры, перепада давления, цикличности и самого газа. Высокий рейтинг кузова не может компенсировать использование сиденья за пределами утвержденного диапазона.

Определите среду, давление, направление, продолжительность и критерии приемки запирающего испытания. «Нулевая утечка» без определенного метода испытаний не обеспечивает измеримых требований к закупкам. Информацию о связанных конструкциях см. в документации Vcore. варианты шаровых кранов высокого давления.

6. Обзор уплотнительных колец и быстрой декомпрессии газа.

NBR, HNBR, FKM и EPDM представляют собой семейства материалов, а не полные характеристики уплотнений. Состав смеси, твердость и история эксплуатации могут существенно изменить производительность. Убедитесь в совместимости со всем потоком, включая углеводородные жидкости, смазочные материалы и чистящие химикаты.

Соединения NBR и HNBR могут рассматриваться для некоторых видов углеводородного сырья. Соединения FKM могут обеспечить полезную стойкость в некоторых сферах применения, но их устойчивость к низким температурам и химическая совместимость все еще требуют проверки. Не следует считать, что EPDM подходит для воздействия на углеводородное топливо или масло; требуют конкретных доказательств для фактической смеси.

Газ под высоким давлением может раствориться в эластомере. Если давление падает быстрее, чем газ может выйти, внутреннее расширение может повредить уплотнение. Это известно как быстрая газовая декомпрессия (РГД), также называемая взрывной декомпрессией. В справочнике по уплотнительным кольцам компании Parker описан механизм отказа, а также важность условий декомпрессии и выбора уплотнения.

При необходимости запросите квалификацию конкретного уплотнительного состава в режиме испытаний, характерном для газа, температуры, давления и степени декомпрессии. «RGD-устойчивый FKM» сам по себе является неполным. Геометрия уплотнения, экструзионные зазоры и фактический рабочий цикл также имеют значение.

7. Относитесь к кислому газу и водороду как к особым материалам. Обзоры

Сернистый газ, содержащий H₂S

Если услуга входит в ее объем, NACE MR0175/ISO 15156 устанавливает требования к металлическим материалам в средах добычи нефти и газа, содержащих H₂S. Укажите применимую версию проекта и оцените фактическую окружающую среду, включая парциальное давление H₂S, температуру и химический состав воды.

Заявление поставщика о «материале NACE» не заменяет проверку на уровне компонентов. Проверьте состояние материала, твердость, термическую обработку, сварку и ограничения по охране окружающей среды. Соответствие стандарту ISO 15156 само по себе не устраняет общую коррозию и не квалифицирует эластомерные уплотнения. Избегайте применения одного предела твердости к каждому сплаву и компоненту без проверки соответствующих положений.

Водород и водородные смеси

Водород требует внимания к хрупкому металлическому охрупчиванию, неметаллическому разрушению, проникновению и утечке. В руководстве Swagelok по водородным продуктам подчеркивается необходимость пересмотра закаленных штоков, пружин и эластомеров, а также материалов корпуса.

Поэтому клапан для природного газа не следует перемаркировать как «совместимый с водородом» только на основании марки его корпуса. Укажите концентрацию водорода, давление, температуру и цикличность, а затем запросите доказательства, подтверждающие предлагаемую конструкцию. Выбранная комбинация уплотнения и штока может отличаться от стандартной версии для природного газа.

8. Включите упаковку, прокладки и внешнюю защиту.

Газ может выйти через шток или соединения корпуса, даже если седло клапана закрывается правильно. Выбор уплотнений и прокладок должен учитывать требования к температуре, перемещению, совместной нагрузке и выбросам. Для спецификации выбросов определите применимый квалификационный стандарт и убедитесь, что его объем охватывает предлагаемую конфигурацию клапана и уплотнения. Посмотрите наш руководство по тестированию неорганизованных выбросов.

Пожаробезопасность является квалификацией сборки. Графитовая набивка, металлическое седло или корпус из нержавеющей стали сами по себе этого не доказывают. При необходимости укажите применимый стандарт испытаний на огнестойкость и просмотрите содержание отчета. Антистатическая целостность и требуемое положение отказа привода являются отдельными проверками конструкции.

Наружные, береговые и подземные установки также нуждаются во внешней защите от коррозии. Укажите подготовку поверхности, систему покрытия, толщину и контроль, подходящие для воздействия. Проверьте защиту болтов и риск коррозии в соединениях. Наш руководство по проверке покрытия клапана объясняет соответствующие проверки.

9. Что включать в запрос предложений по газовому клапану

• Состав газа, содержание воды, загрязняющих веществ и любое содержание водорода или H₂S.
• Рабочее и расчетное давление, максимальный запорный перепад давления и условия продувки.
• Нормальные, максимальные и минимальные расчетные температуры, включая переходные режимы.
• Размер клапана, внутренний диаметр, торцевое соединение, класс давления и применимая спецификация трубопровода.
• Перечень материалов компонентов, охватывающий корпус, запорный элемент, шток, седла, уплотнения, набивку, прокладки и болтовые соединения.
• Требуемая квалификация по герметичности седла, выбросам, пожарной безопасности и газовой безопасности.
• Ручное или принудительное управление, положение неисправности, время закрытия и частота циклов.
• Сертификаты материалов, отслеживаемость, испытания на удар, проверки твердости и другие записи проверок, если применимо.

Полезное предложение определяет точные материалы и указывает на любые отклонения. Сертификаты материалов обеспечивают отслеживаемость, но не сами по себе демонстрируют химическую совместимость, характеристики седла или пригодность всего клапана.

Часто задаваемые вопросы

Подходит ли углеродистая сталь для запорного клапана природного газа?

Он может подойти для многих промышленных применений, связанных с природным газом, если это позволяют давление, температура, условия коррозии и технические условия проекта. Влажная, кислая или низкотемпературная эксплуатация может изменить требуемый материал или квалификацию.

Всегда ли газовый клапан из нержавеющей стали лучше?

Нет. Правильный выбор зависит от окружающей среды и комплектации. Нержавеющая сталь не решает автоматически проблему образования кислых трещин, совместимости с водородом, ограничений уплотнения при низких температурах или работоспособности седла при высоком давлении.

Можно ли использовать седла из ПТФЭ для газоизоляции?

Да, в клапанах соответствующей конструкции и номиналов. Проверьте конкретную марку седла, перепад давления, температуру, цикличность и критерии приемлемости утечек, а не полагайтесь только на название ПТФЭ.

Какую деталь материала чаще всего упускают из виду?

Вторичные уплотнения и небольшие смачиваемые компоненты легко не заметить. Неподходящее уплотнительное кольцо, пружина или шток могут помешать правильному выбору корпуса и седла.

Обсудите технические характеристики вашего газового запорного клапана с Vcore

Отправьте Vcore Valve информацию о составе газа, условиях эксплуатации, размере, подключении и технических характеристиках проекта. Наша команда может рассмотреть подходящие конструкции промышленных шаровых кранов, варианты материалов и требования к документации для предлагаемой обязанности. Перед заказом подтвердите окончательный график материалов и объем проверки.

Свяжитесь с Vcore Valve для проверки технических характеристик газового клапана.

Технические ссылки

• Parker O-Ring Handbook — совместимость эластомеров и механизмы отказа при декомпрессии.
• Область применения ISO 15156-1:2020 — выбор металлических материалов для соответствующих H₂S-содержащих производственных сред. Используйте редакцию, необходимую для проекта.
• Swagelok hydrogen-compatible product guidance — соображения по материалам компонентов для работы с водородом.