Riepilogo:
Sulla base dell'esperienza pratica ingegneristica, chiarire le differenze e le connessioni tra le valvole a sfera per pipeline API 6D e le valvole a sfera API 608 in termini di progettazione strutturale, requisiti prestazionali, metodi di prova, ecc., in modo che le parti interessate delle valvole a sfera API possano comprendere e adattarsi alle disposizioni e i requisiti delle corrispondenti norme di prodotto.
Parole chiave:
API608; API6D; valvola a sfera Condotte a lunga distanza; Condutture di processo; Analisi dei requisiti;
introduzione
Per quanto riguarda le valvole a sfera, l'American Petroleum Institute ha due specifiche standard, API 6D "Specifica per tubazioni e valvole per condotte" e API 608 "Valvole a sfera in metallo con flangia, filettatura e connessioni di saldatura", entrambe le quali forniscono normative e requisiti dettagliati per prodotti con valvole a sfera. Questo articolo fornisce un'interpretazione preliminare delle normative e dei requisiti per le valvole a sfera API 6D e API 608 e combina la pratica ingegneristica per chiarire le differenze e le connessioni tra le valvole a sfera API 6D e API 608 in termini di progettazione strutturale, requisiti prestazionali, metodi di prova , ecc., in modo che le parti interessate come i proprietari di valvole a sfera API, i produttori e i supervisori possano comprendere e adattarsi alle normative e ai requisiti degli standard di prodotto corrispondenti.
1.La relazione tra API 6D e API 608
Le valvole a sfera API 6D sono utilizzate nei sistemi di condutture dell'industria del petrolio e del gas naturale, inclusi lunghi oleodotti e gasdotti e varie condotte di raccolta, equivalenti al trasporto fuori sito, comprese le condotte ASME B31.4 e B31.8, con una gamma di diametri di NPS (4-60), la maggior parte dei quali ha diametri grandi, con oltre il 95% di 10 pollici o più. I livelli di pressione sono 150, 300, 400, 600, 900, 15002500 libbre e sono generalmente strutture a sfera fisse con estremità di ingresso sigillate. Le valvole a sfera API 608 sono utilizzate in applicazioni petrolifere, petrolchimiche e industriali, principalmente per tubazioni di processo ASME B31.3, con una gamma di diametri da NPS (da 1/4 a 24). La maggior parte di essi ha diametri più piccoli e pressioni nominali di 150, 300, 600 e 800 libbre. Sono generalmente strutture a sfera flottante con estremità di uscita sigillate.
API 608 è un ulteriore requisito di progettazione, funzionamento e prestazione oltre ai requisiti specificati in ASME B16.34 "Valvole con flange, filettature e connessioni saldate", rivolto a utenti industriali generali. A causa della natura unica dell'ingegneria delle condotte a lunga distanza, l'American Petroleum Institute ha sviluppato lo standard API 6D "Specification for Pipeline and Pipeline Valves", che specifica le differenze nella struttura e nella funzione tra le valvole a sfera API 6D e le valvole a sfera API 608.
Le valvole a sfera API 6D e API 608 hanno le proprie caratteristiche in base alle diverse condizioni di lavoro e ai requisiti utilizzati e insieme costituiscono le specifiche complete delle valvole a sfera nell'industria petrolchimica. Basandosi sulla pratica ingegneristica, condurre un'interpretazione e un'analisi preliminare dei due standard delle valvole a sfera.
Analisi dei requisiti per le valvole a sfera
2.1 Requisiti strutturali e funzionali
Le valvole a sfera si dividono in valvole a sfera flottanti e valvole a sfera fisse in base alla loro struttura sferica. La struttura tipica di una valvola a sfera flottante è mostrata nella Figura 1. La sfera non ha un albero di supporto ed è supportata dalle sedi della valvola su entrambe le estremità dell'ingresso e dell'uscita della valvola. Lo stelo della valvola è collegato alla sfera in modo mobile. Quando la valvola è chiusa, la sfera viene spinta verso la sede di uscita della valvola sotto la pressione del fluido, provocandone la compressione e la tenuta. Questo tipo di valvola a sfera è sigillata all'estremità di uscita (dietro la valvola) e presenta le caratteristiche di struttura semplice, fabbricazione conveniente, basso costo e funzionamento affidabile. È stato ampiamente utilizzato nelle condutture di processo.
(Figura 1)
La struttura della piastra di supporto della valvola a sfera montata su perno è mostrata nella Figura 2. La sfera è supportata da una piastra di supporto fissata al corpo della valvola e la sede della valvola è una sede della valvola ad effetto pistone. Sotto la pressione del mezzo, la sede della valvola si avvicina alla sfera, facendo sì che l'anello di tenuta della sede della valvola prema saldamente contro la sfera, producendo un rapporto di pressione di tenuta per ottenere il mezzo di tenuta. La forza generata dalla pressione del fluido davanti alla valvola sulla sfera viene completamente trasmessa al cuscinetto, il che non causerà lo spostamento della sfera verso la sede della valvola dietro la valvola, quindi la sede della valvola non sopporterà una pressione eccessiva. Questo tipo di valvola a sfera è sigillata all'estremità di ingresso (parte anteriore della valvola) e presenta le caratteristiche di una coppia di apertura ridotta e prestazioni di tenuta stabili. È adatto per situazioni ad alta pressione e di grande diametro in condotte a lunga distanza.
(Figura 2)
Le valvole a sfera API 608 vengono utilizzate nelle condotte di processo dell'industria petrolchimica, con la funzione di collegare o interrompere il fluido. Le condizioni operative sono spesso operazioni ad alta temperatura e pressione, tossiche e nocive, infiammabili ed esplosive, corrosive e continue, che impongono requisiti elevati per la tenuta delle valvole, i materiali, l'anticorrosione e altri aspetti. Le valvole a sfera API 608 hanno strutture a sfera fisse e strutture a sfera flottante, generalmente utilizzando strutture a sfera flottante.
Le valvole a sfera API 6D sono utilizzate nelle condotte a lunga distanza. A causa della natura speciale delle condotte a lunga distanza, le valvole a sfera non hanno solo la funzione di collegare o interrompere il fluido, ma devono anche avere funzioni come drenaggio, sfiato, scarico della sovrapressione, iniezione di grasso e rilevamento delle perdite in linea. Tutte le valvole a sfera API 6D adottano una struttura a sfera montata su perno.
Le funzioni di drenaggio e sfiato delle valvole a sfera per tubazioni API 6D: (1) Verificare la tenuta della sede della valvola durante il collaudo in fabbrica della valvola; (2) Prima di mettere in funzione la tubazione, svuotare lo sporco all'interno della camera della valvola; (3) Durante il funzionamento, controllare in linea la tenuta della sede della valvola; (4) Durante le riparazioni di emergenza, sostituire il drenaggio e lo sfiato della tubazione.
Al fine di garantire la sicurezza delle costruzioni di riparazione di emergenza, ridurre l'impatto sull'ambiente e abbassare i costi di sfiato, il drenaggio e lo sfiato delle valvole a sfera delle condotte sono particolarmente importanti. È necessario progettare rigorosamente il drenaggio e lo sfiato secondo i requisiti della specifica API 6D e soddisfare i requisiti dimensionali delle porte di drenaggio e sfiato nelle specifiche. Sedi della valvola a sfera con funzioni di drenaggio e sfiato, ciascuna sede può sopportare la differenza di pressione totale all'esterno (funzione DBB), isolare i mezzi a monte e a valle e ottenere drenaggio e sfiato sicuri.
Le valvole a sfera per tubazioni API 6D non dovrebbero avere solo funzioni come drenaggio e sfiato, ma avere anche una funzione di scarico della sovrapressione nella camera centrale. Possono utilizzare la sede della valvola DIB-2 per rilasciare la sovrappressione all'esterno della sede della valvola o collegare un dispositivo di scarico di sicurezza al corpo della valvola. Per migliorare le prestazioni di tenuta delle valvole a sfera, una singola sede della valvola può anche sopportare la differenza di pressione totale (DIB-1) su ciascun lato separatamente. Quando la tenuta della sede della valvola a monte cede, la sede della valvola a valle può ancora essere sigillata in modo affidabile.
Per ottenere funzioni quali scarico, sfiato e scarico della sovrapressione e migliorare l'affidabilità della tenuta, le valvole a sfera per tubazioni API 6D sono progettate con sedi delle valvole a effetto pistone. Il principio dell'effetto pistone della sede della valvola è mostrato nella Figura 3. La forza generata dalla differenza di area (A2-A1=△ A) spinge la sede della valvola a spostarsi verso la sfera, formando una tenuta.
(Figura 3)
L'effetto pistone è diviso in effetto pistone singolo ed effetto pistone doppio. La sede della valvola con effetto pistone singolo può sigillare il fluido solo in un'unica direzione. La sede della valvola a doppio effetto pistone può fornire tenuta sia per i fluidi in avanti che per quelli inversi. Le funzioni DBB, DIB-1 e DIB-2 si ottengono attraverso diverse combinazioni di sedi delle valvole a effetto pistone singolo e sedi delle valvole a effetto doppio pistone, come mostrato nella Figura 4.
Oltre a considerare pienamente la struttura della sede della valvola, le valvole a sfera per tubazioni API 6D dovrebbero prendere in considerazione anche altri progetti strutturali o la selezione dei materiali per garantire le prestazioni di tenuta della valvola. Dovrebbero essere adottate misure come l'utilizzo di una struttura del corpo valvola con ampio spazio di stoccaggio, l'aumento del diametro della cavità del corpo valvola, ecc. per evitare che oggetti duri come sabbia e pietre rimangano a lungo nella cavità tra la sede della valvola e la sfera tempo in cantiere, prevenendo efficacemente danni alla sede della valvola e alla sfera. Inoltre, l'anello di tenuta della sede della valvola ad effetto pistone in materiale di gomma ha una buona adattabilità agli oggetti duri nella tubazione, evitando danni permanenti all'anello di tenuta e guasti alla tenuta.
(Figura 4)
