Испытание клапанов на неорганизованные выбросы: ISO 15848, API 624 и API 641.

Неорганизованные выбросы — это непреднамеренные выбросы технологической жидкости в атмосферу через шток клапана или уплотнения вала, системы уплотнений, соединения крышки, соединения корпуса и другие потенциальные внешние пути утечки.

В нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях, связанных с летучими или опасными жидкостями, эти выбросы могут повлиять на соблюдение экологических требований, воздействие на работников, потери продукции и техническое обслуживание предприятий.

Однако такие фразы, как «клапан с низким уровнем выбросов», «клапан ISO 15848» или «уплотнение API 624», часто используются в расценках на клапаны слишком широко.

Технически полное требование должно определять фактическую конструкцию клапана, применимый стандарт по неорганизованным выбросам, область квалификации, температуру испытаний, требования к циклу, систему уплотнений, требования к приемке производства и документацию, ожидаемую покупателем.

Что такое испытание клапанов на неорганизованные выбросы?

Испытание неорганизованных выбросов клапана используется для оценки внешних утечек из определенных мест уплотнения клапана в определенных условиях испытаний. Основное внимание уделяется испытаниям корпуса под давлением или испытаниям на герметичность седла.

В зависимости от применимого стандарта проверка может быть сосредоточена на:

• Системы упаковки с поднимающимся штоком.
• Системы уплотнения подъемно-вращательного штока.
• Вал четвертьоборотного клапана или уплотнения штока.
• Соединения капота или корпуса входят в стандартную комплектацию.
• Характеристики утечки во время механического цикла.
• Характеристики утечки при циклическом изменении температуры.
• Квалификация клапана или уплотнения для определенного диапазона условий эксплуатации.

Испытания на неорганизованные выбросы не доказывают, что клапан никогда не будет протекать при эксплуатации. Он демонстрирует работоспособность в условиях квалификационных или производственных испытаний, определенных применимым стандартом.

Неорганизованные выбросы, утечка через седло и утечка из корпуса

Клапан может пройти испытание седла, но при этом иметь утечку через уплотнение штока. Аналогично, прохождение квалификации по неорганизованным выбросам не заменяет необходимые испытания под давлением корпуса и седла.

О разнице между испытаниями корпуса и седла см. Методы испытания клапанов давлением гид.

Почему неорганизованные выбросы обычно возникают вокруг стержней клапанов

Зона штока или вала является одним из наиболее требовательных мест внешнего уплотнения, поскольку она должна выдерживать технологическое давление, сохраняя при этом возможность перемещения.

• Упаковочный материал и конструкция.
• Обработка поверхности штока или вала.
• Прямолинейность и выравнивание стебля.
• Размеры упаковочной камеры.
• Нагрузка железы.
• Механический и термический циклинг.
• Циклическое изменение давления.
• Коррозия или загрязнение.
• Неправильная установка упаковки.
• Износ штока, вала или уплотняющих компонентов.
• Неправильное обслуживание или чрезмерная регулировка.

Сам по себе материал уплотнения с низким уровнем выбросов не может компенсировать плохую поверхность штока, неправильную камеру уплотнения, неподходящую конструкцию сальника или неконтролируемую сборку.

ISO 15848-1: Типовые испытания и классификация клапанов.

ISO 15848-1 применяется к типовым испытаниям на неорганизованные выбросы промышленных запорных и регулирующих клапанов, предназначенных для работы с летучими загрязнителями воздуха или опасными жидкостями в пределах установленной области применения.

Стандарт оценивает внешние утечки из системы уплотнения штока или вала и определенных соединений корпуса и обеспечивает классификацию и квалификационную основу для типовых испытаний клапанов.

Важные переменные могут включать конструкцию клапана, конструкцию уплотнения штока или вала, испытательную жидкость, температурный режим, циклы механической выносливости, характеристики утечки и квалификационный диапазон.

ISO 15848-1 не следует сводить к заявлению «сертифицировано по ISO 15848». Покупателям следует ознакомиться с фактической классификацией и областью квалификации, указанными в протоколе испытаний или сертификате для выбранной конструкции клапана.

Почему объем квалификации имеет значение

Типовое испытание на неорганизованные выбросы проводится на определенных испытательных клапанах и конфигурациях. Полученная в результате квалификация не является автоматическим подтверждением того, что каждый клапан любого размера, класса давления, материала, температурного диапазона и конструкции упаковки прошел индивидуальные испытания.

При проверке квалификационных свидетельств покупатели должны подтвердить, что поставляемый клапан соответствует применимому квалификационному диапазону в соответствии с действующим стандартом и спецификациями проекта.

ISO 15848-2: Приемочные испытания производства

В стандарте ISO 15848-2 рассматриваются приемочные испытания стандартной производственной арматуры, в которых указаны требования к неорганизованным выбросам.

• ИСО 15848-1: Типовые испытания и рамки квалификации.
• ИСО 15848-2: Приемочные испытания производства.

В зависимости от спецификации покупателя для проекта может потребоваться подтверждение типовой квалификации, приемочные испытания производства или и то, и другое.

ISO 15848-2:2015 остается опубликованной редакцией по состоянию на 2026 год, хотя ISO начала разработку будущей замены. Поэтому применимое по контракту издание должно быть указано в закупочной документации.

API 622: Квалификация упаковки не является квалификацией клапана

API 622 касается типовых испытаний уплотнений технологических клапанов на неорганизованные выбросы. Это принципиально отличается от тестирования целого клапана.

Характеристики уплотнения могут быть важной частью конструкции клапана с низким уровнем выбросов, но сама по себе аттестация уплотнения не доказывает, что клапан в сборе соответствует требованиям API 624, API 641 или ISO 15848.

На результат установки влияет вся система уплотнений, включая материал уплотнения, расположение уплотнения, состояние штока, геометрию камеры уплотнения, расположение сальника, процедуру сборки, перемещение клапана и рабочую температуру.

Поэтому «уплотнение API 622» и «клапан API 624» никогда не следует рассматривать как идентичные утверждения.

API 624: Типовые испытания клапана с выдвижным штоком на неорганизованные выбросы

API 624 предназначен для типовых испытаний на неорганизованные выбросы клапанов с поднимающимся и поднимающимся вращающимся штоком, оснащенных графитовым уплотнением, которое соответствует применимым квалификационным требованиям API к уплотнению.

Это делает API 624 особенно актуальным для некоторых задвижек, проходных клапанов и других соответствующих конструкций с поднимающимся или поднимающимся вращающимся штоком в рамках стандартного объема.

Что покупатели должны проверить на доказательствах API 624

• Производитель клапана и проверенная конструкция.
• Применимая редакция API 624.
• Тип клапана и ход штока.
• Объем квалификации по размеру и классу давления.
• Система упаковки, использованная во время квалификации.
• Температурная квалификация, соответствующая проекту.
• Отчет об испытаниях или источник сертификации.
• Соответствует ли поставляемый клапан аттестованному семейству конструкций.

Не принимайте фразу «доступен API 624» без подтверждения того, какую конструкцию клапана и уплотнение фактически охватывает испытание.

API 641: Испытание четвертьоборотного клапана на неорганизованные выбросы

API 641 касается типовых испытаний четвертьоборотных клапанов на неорганизованные выбросы.

Обычно это относится к шаровым кранам, дисковым затворам, пробковым кранам и другим четвертьоборотным конструкциям, соответствующим требованиям, в рамках применимого стандарта.

Четвертьоборотные клапаны имеют другое движение штока или вала и механизмы уплотнения, чем задвижки с выдвижным штоком и проходные клапаны. Вот почему API 641 и API 624 не следует рассматривать как взаимозаменяемые стандарты.

API 641 был обновлен до второй редакции в 2023 году. В спецификациях закупок должна быть указана требуемая редакция, а не полагаться на старый сертификат без проверки его применимости.

ISO 15848, API 622, API 624, API 641

Правильный стандарт следует выбирать с учетом типа клапана, отраслевых спецификаций, требований покупателя и юрисдикции проекта. Не указывайте все стандарты автоматически, если у проекта нет реальной причины требовать их.

Конструкция упаковки с низким уровнем выбросов

Производительность клапана с низким уровнем выбросов зависит от всей системы уплотнения, а не от одного названия материала.

• Графит или другой одобренный упаковочный материал, где это применимо.
• Геометрия и расположение сальниковых колец.
• Отделка штока или вала.
• Твердость штока и состояние коррозии.
• Состояние поверхности камеры уплотнения.
• Выравнивание толкателя сальника.
• Живая загрузка, где указано.
• Правильное сжатие упаковки.
• Порядок сборки и чистота.

Что такое динамическая упаковка?

При динамической нагрузке используются пружинные элементы, обычно дисковые пружины, которые помогают поддерживать нагрузку на сальниковую набивку, когда набивка испытывает уплотнение, тепловое движение или износ.

Динамическая нагрузка может поддерживать контроль выбросов в правильно спроектированной системе, но она не обеспечивает автоматическое соответствие клапана стандартам ISO 15848, API 624 или API 641.

Клапаны с сильфонным уплотнением и неорганизованные выбросы

В шаровых клапанах с сильфонным уплотнением в качестве основного барьера вокруг штока используется металлический сильфон, а в качестве вторичного уплотнения часто используется набивка.

Такая конструкция может быть полезна для чувствительных к утечкам, опасных или высокотемпературных систем, но покупателям следует избегать описания каждого сильфонного клапана как автоматически «нулевого выброса».

Конструкция сильфона, целостность сварных швов, устойчивость к давлению и температуре, срок службы, резервная набивка и применимые требования к испытаниям все еще требуют пересмотра.

Рекомендации по проектированию и выбору см. в нашей Направляющая клапана с сильфонным уплотнением.

Температурный цикл и работа при высоких температурах

Температура имеет решающее значение для снижения неорганизованных выбросов, поскольку тепловое расширение и сжатие влияют на штоки, набивку, нагрузку на сальник, соединения крышки и материалы уплотнений.

Клапан, который хорошо работает при температуре окружающей среды, может вести себя по-разному при многократном нагреве и охлаждении.

Для эксплуатации при высоких температурах покупатели должны учитывать максимальную расчетную температуру, рабочую температуру, частоту термоциклирования, температурные возможности уплотнения, материал штока, нагрузку на сальник, материал прокладки крышки, а также то, соответствует ли квалификация по неорганизованным выбросам требуемым температурным условиям.

Более широкий выбор высокотемпературных клапанов см. в нашей Руководство по высокотемпературным клапанам высокого давления.

Почему «нулевые выбросы» обычно являются неправильным термином при закупках

Промышленные стандарты неорганизованных выбросов определяют процедуры испытаний, измерения утечек и критерии приемки. Их не следует упрощать до абсолютного утверждения, что обычный сальниковый клапан будет производить нулевые выбросы на протяжении всего срока службы.

На эксплуатационные характеристики могут влиять технологическая жидкость, давление, температура, количество механических циклов, история технического обслуживания, коррозия, нагрузки на трубопроводы, повреждение штока, регулировка сальника и условия эксплуатации, выходящие за пределы допустимого диапазона.

Более оправданным требованием является указание применимого стандарта на неорганизованные выбросы и требуемой квалификации или основы приемки продукции.

Сертификат типового испытания по сравнению с испытанием производственного клапана

Типовое испытание проверяет определенную конструкцию клапана или семейство конструкций в соответствии с правилами применимого стандарта. Это не обязательно индивидуальное испытание каждого поставленного производственного клапана.

Приемочные испытания на производство, если они указаны, применяются к изготовленным клапанам в соответствии с соответствующей процедурой производственных испытаний.

Поэтому покупатели должны определить, требует ли заказ только квалификационных доказательств типовых испытаний, приемочных испытаний производства, свидетелей покупателя, проверки третьей стороны или конкретных записей окончательного досье.

Как требования к неорганизованным выбросам вписываются в ITP

Если требования к неорганизованным выбросам важны для проекта, их следует указать в ИТП до завершения производства арматуры.

• Обзор применимого стандарта низкого уровня выбросов.
• Обзор аттестации типовых испытаний клапана.
• Проверка упаковочного материала и конфигурации.
• Если указано, проверяется материал штока или вала и состояние поверхности.
• Приемочные испытания производства при необходимости.
• Свидетельские точки покупателя или третьей стороны.
• Обзор отчетов об испытаниях на неорганизованные выбросы.
• Окончательная проверка документации.

О точках задержания, свидетеля, обзора и наблюдения см. План проверки и испытаний клапанов (ITP).

Является ли тестирование неорганизованных выбросов частью FAT?

Он может быть проверен во время FAT, но фактическая квалификация по неорганизованным выбросам может быть завершена ранее в качестве типового испытания.

Во время проверки FAT или документации покупатель может проверить применимый квалификационный сертификат, протокол испытаний, конструкцию клапана, на которую распространяется квалификация, систему упаковки, результаты приемки производства, если это указано, а также отслеживаемость материала или клапана.

Если необходимо засвидетельствовать фактические производственные испытания на неорганизованные выбросы, это требование должно быть согласовано до окончательного утверждения графика FAT.

Посмотрите наш Заводские приемочные испытания промышленных клапанов руководство для более широкого процесса проверки проекта.

Какую документацию следует запросить покупателям?

• Действующий сертификат типовых испытаний на неорганизованные выбросы ISO или API.
• Отчет о квалификационных испытаниях или утвержденное резюме, если это требуется по контракту.
• Идентификация модели и конструкции клапана.
• Производитель упаковки и тип упаковки, если необходимо.
• Квалификационный температурный диапазон.
• Соответствующий размер клапана и диапазон классов давления.
• Протокол приемочных испытаний продукции, если требуется.
• Сертификаты на материалы.
• Отчет о проверке давления клапана.
• Утвержденные технические данные и чертеж.
• Записи ITP и проверок.
• Сторонние свидетели или записи проверки, если это указано.

Типовой паспорт упаковки или отчет об упаковке API 622 не должны предоставляться в качестве единственного доказательства квалификации всего клапана по API 624 или API 641.

Информацию о планировании досье проекта см. Сертификаты клапанов и документы о качестве.

Распространенные ошибки при закупках неорганизованных выбросов

1. Написание только «Требуется клапан с низким уровнем выбросов»

Это не определяет стандарт, тип клапана, область квалификации или требования к приемке производства.

2. Рассматривать API 622 и API 624 как одно и то же

API 622 касается квалификации упаковки. API 624 предусматривает комплексные испытания клапанов с выдвижным штоком в рамках своей области применения.

3. Указание API 624 для четвертьоборотного шарового крана

Четвертьоборотные клапаны рассматриваются API 641, когда требуется этот стандарт API по неорганизованным выбросам.

4. Предполагая, что стандарты ISO 15848 и API автоматически эквивалентны

Они используют разные структуры квалификаций и должны определяться в соответствии с требованиями проекта.

5. Принятие сертификата без проверки объема квалификации.

Испытанная конструкция клапана, расположение уплотнения, температура и допустимый диапазон должны соответствовать поставляемому клапану.

6. Предполагается, что пожаробезопасный клапан автоматически обеспечивает низкий уровень выбросов.

Испытания на пожаробезопасность и испытания на неорганизованные выбросы оценивают различные требования к производительности. Одно не доказывает автоматически другое.

7. Путаница утечки через седло с неорганизованными выбросами

Герметичность седла определяется внутренней запирающей способностью. Неорганизованные выбросы представляют собой внешние утечки в атмосферу.

8. Игнорирование сборки упаковки

Даже квалифицированное уплотнение может работать плохо, если состояние штока, нагрузка на сальник, геометрия камеры или установка неверны.

9. Запрос квалификации после производства

Требуемая квалификация по типовым испытаниям должна быть проверена во время рассмотрения поставщиком и технического предложения, а не обнаружена после того, как клапаны уже изготовлены.

10. Использование «нулевых выбросов» в качестве единственного требования приемки

Спецификация закупки должна указывать признанный стандарт и измеримую квалификационную основу.

Контрольный список запроса предложений по неорганизованным выбросам клапанов

Ключевые стандарты по неорганизованным выбросам из клапанов

• ИСО 15848-1: Типовые испытания, измерение и классификация неорганизованных выбросов из промышленной арматуры в рамках своей области применения.
• ИСО 15848-2: Производственные приемочные испытания арматуры, в которых установлены требования к неорганизованным выбросам.
• API 622: Типовые испытания уплотнения технологического клапана на неорганизованные выбросы.
• API 624: Типовые испытания квалификационных клапанов с поднимающимся и вращающимся штоком, оснащенных графитовой набивкой для неорганизованных выбросов.
• API 641: Типовые испытания четвертьоборотных клапанов, отвечающих требованиям к неорганизованным выбросам.

Текущее издание, указанное в проекте, должно быть подтверждено перед предложением. Не воспроизводите собственные таблицы классов утечки, таблицы циклов или квалификационные ограничения из платных стандартов, если проект не уполномочен использовать этот контент.

Заключительные рекомендации для покупателей клапанов

Контроль неорганизованных выбросов следует рассматривать как требование к полной герметизации клапана и его квалификации, а не просто как вариант упаковочного материала.

Прежде чем утвердить клапан с низким уровнем выбросов, подтвердите правильный стандарт для типа клапана, применимого издания, проверенной конструкции, системы уплотнения, температурного режима, квалификационного диапазона, требований приемки производства, требований свидетеля и пакета документации.

Для предложения по клапанам с низким уровнем выбросов в запросе цен укажите тип клапана, ход штока, размер, класс давления, технологическую жидкость, расчетное давление, расчетную температуру, требуемый стандарт неорганизованных выбросов, применимую редакцию, требования к упаковке, требования к приемке производства, точки проверки и объем документации.

Часто задаваемые вопросы

Что такое испытания клапанов на неорганизованные выбросы?

При испытаниях клапанов на неорганизованные выбросы оцениваются внешние утечки из определенных мест штока, вала, уплотнений и соединений корпуса в заданных условиях испытаний. Оно отличается от испытаний корпуса под давлением и испытаний на герметичность седла.

В чем разница между ISO 15848-1 и ISO 15848-2?

В стандарте ISO 15848-1 рассматриваются испытания типов клапанов, измерения и классификация неорганизованных выбросов. В стандарте ISO 15848-2 рассматриваются приемочные испытания клапанов, в которых установлены требования к неорганизованным выбросам.

В чем разница между API 622 и API 624?

API 622 оценивает уплотнение технологического клапана на предмет неорганизованных выбросов. API 624 применяется к комплектным квалификационным клапанам с поднимающимся и поднимающимся вращающимся штоком, оснащенным графитовой набивкой. Прохождение испытаний уплотнений API 622 само по себе не является подтверждением соответствия клапана полному стандарту API 624.

Используется ли API 624 для шаровых кранов?

API 624 предназначен для квалификации клапанов с выдвижным и поднимающимся вращающимся штоком. Четвертьоборотные клапаны, такие как многие шаровые, дроссельные и пробковые клапаны, рассматриваются в API 641, если указан этот стандарт API по неорганизованным выбросам.

Соответствует ли пожаробезопасный клапан требованиям по неорганизованным выбросам автоматически?

Нет. Испытания на пожаробезопасность и испытания на неорганизованные выбросы оценивают различные условия эксплуатации. При необходимости применимый стандарт низкого уровня выбросов должен быть указан отдельно.

Гарантирует ли упаковка с низким уровнем выбросов клапан с низким уровнем выбросов?

Нет. Производительность всего клапана также зависит от состояния штока или вала, геометрии камеры уплотнения, нагрузки на сальник, сборки, температуры, цикличности и квалификации всей конструкции клапана.

Какие документы я должен запросить для клапана с низким уровнем выбросов?

В зависимости от проекта запросите соответствующий сертификат типовых испытаний, объем квалификации, отчет о приемке продукции, где это необходимо, информацию об упаковке, паспорт клапана, чертеж, протоколы испытаний под давлением, ITP и документацию по окончательному контролю.