Valvole industriali
- Acciaio al carbonio e leghe di carbonio
- acciaio inossidabile
- Lega di rame e nichel
- Tubi ad alta efficienza termica
- Raccordi per tubi
- Flange per tubi
- Guarnizione, prigioniero e dado
- Valvole industriali
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Valvole industriali
Principali tipologie di valvole nel settore petrolifero e del gas
A. Valvola a saracinesca
- Funzione: Attivazione/disattivazione dell'isolamento (non per la limitazione della velocità).
- Design: Una paratoia scorrevole (a cuneo o a lama) si muove verso l'alto/il basso per bloccare il flusso.
- Applicazioni:
- Condotte ad alta pressione (ASME Classe 600+).
- Trasporto di petrolio greggio e gas naturale.
- Vantaggi:
- Bassa caduta di pressione quando completamente aperto.
- Sigillatura bidirezionale.
- Svantaggi:
- Funzionamento lento, non adatto a un uso frequente.
- Soggetto a erosione se parzialmente aperto.
B. Valvola a sfera
- Funzione: Chiusura rapida o controllo del flusso (azionamento a quarto di giro).
- Design: Una sfera rotante con un foro (pieno/forato) si allinea con il percorso del flusso.
- Tipologie:
- Valvola a sfera flottante – Per bassa/media pressione.
- Valvola a sfera con perno di supporto – Per alta pressione (API 6D).
- Applicazioni:
- Isolamento delle condotte, stazioni di pulizia con pig.
- GNL, gas acido (materiali resistenti alla corrosione).
- Vantaggi:
- Funzionamento rapido, tenuta ermetica.
- Richiede poca manutenzione.
- Svantaggi:
- Rischio di cavitazione in caso di forti cadute di pressione.
Valvola a globo C.
- Funzione: Regolazione del flusso e della portata.
- Design: Un tappo (disco) si muove perpendicolarmente al flusso, regolando l'apertura.
- Applicazioni:
- Controllo della pressione, stazioni di dosaggio.
- Sistemi di raffreddamento ad acqua e a gas combustibile.
- Vantaggi:
- Controllo preciso del flusso.
- Buona capacità di spegnimento.
- Svantaggi:
- Elevata caduta di pressione.
- Più pesanti delle valvole a saracinesca/a sfera.
D. Valvola di ritegno (Valvola di non ritorno - NRV)
- Funzione: Previene il riflusso.
- Tipologie:
- Valvola di ritegno a battente – Il disco incernierato si apre con il flusso.
- Valvola di ritegno a sollevamento – Il disco si solleva verticalmente (ideale per alte pressioni).
- Valvola di ritegno a doppia piastra – Compatta, a chiusura rapida (API 6D).
- Applicazioni:
- Scarico della pompa, stazioni di compressione.
- Condotte sottomarine.
- Vantaggi:
- Non è necessario alcun intervento manuale.
- Protegge le apparecchiature dal flusso inverso.
- Svantaggi:
- Rischio di colpo d'ariete in caso di chiusura troppo lenta.
Valvola a farfalla E.
- Funzione: Accensione/spegnimento o regolazione del flusso in condotte di grandi dimensioni.
- Design: Un disco rotante controlla il flusso (leggero, compatto).
- Tipologie:
- Tipo wafer – Fissato tra le flange.
- Tipo di aletta: imbullonata per servizio a fondo cieco.
- Applicazioni:
- Gasdotti e acquedotti a bassa pressione.
- Sistemi di protezione antincendio.
- Vantaggi:
- Costo contenuto, installazione semplice.
- Funzionamento rapido.
- Svantaggi:
- Non adatto ad alta pressione/temperatura.
- Tenuta limitata rispetto alle valvole a sfera.
Valvola a spina F.
- Funzione: Accensione/spegnimento o deviazione del flusso.
- Design: Un tappo cilindrico o conico ruota per aprirsi/chiudersi.
- Applicazioni:
- Fanghi, fluidi corrosivi.
- Controllo della testa pozzo.
- Vantaggi:
- Perdite minime, opzioni multiporta.
- Svantaggi:
- Per le dimensioni maggiori è necessaria una coppia elevata.
G. Valvola di sicurezza (PRV) / Valvola di sfogo della pressione
- Funzione: Protegge le condutture dalla sovrapressione.
- Tipologie:
- Valvola di riduzione della pressione a molla – Pressione di taratura regolabile.
- Valvola di riduzione della pressione a comando pilota – Per impianti ad alta capacità.
- Applicazioni:
- Serbatoi di stoccaggio, caldaie.
- Stazioni di compressione.
Norme internazionali per la produzione di valvole
Le valvole utilizzate nell'industria petrolifera e del gas devono soddisfare rigorosi standard di sicurezza e prestazioni:
A. API (Istituto Americano del Petrolio)
- API 6D – Valvole per condotte (valvole a saracinesca, a sfera, di ritegno).
- API 600 – Valvole a saracinesca in acciaio con coperchio imbullonato.
- API 598 – Ispezione e collaudo delle valvole.
- API 6A – Valvole per teste pozzo e valvole ad albero di Natale.
B. ASME (American Society of Mechanical Engineers)
- ASME B16.34 – Valori nominali di pressione per valvole in acciaio.
- ASME B16.10 – Dimensioni faccia a faccia.
C. ISO (Organizzazione internazionale per la standardizzazione)
- ISO 14313 – Equivalente ad API 6D (valvole per condotte).
- ISO 10434 – Valvole a saracinesca in acciaio con coperchio imbullonato.
D. MSS (Manufacturers Standardization Society)
- MSS SP-44 – Flange per condotte in acciaio.
- MSS SP-61 – Prova idrostatica.
E. NACE (Resistenza alla corrosione)
- NACE MR0175/MR0103 – Valvole per servizio con fluidi acidi (H₂S).
F. EN (Norme europee)
- EN 593 – Valvole a farfalla.
- EN 12516 – Progettazione di involucri a pressione.
Selezione dei materiali per le valvole
| Materiale | Applicazione | Limitazioni |
Acciaio al carbonio | Servizio generale (WCB, LCB) | Non adatto a fluidi corrosivi |
Acciaio inossidabile | Corrosivo, resistente alle alte temperature (CF8M, 316) | Costoso |
Acciaio duplex | Offshore, gas acido (UNS S31803) | Costo elevato |
| Lega 20 | Ambienti acidi (Carpenter 20) | Disponibilità limitata |
Titanio | Acqua di mare, cloruri | Costo molto elevato |
Conclusione
- Le valvole a saracinesca e a sfera sono le più utilizzate nelle condotte ad alta pressione.
- Le valvole di ritegno impediscono il riflusso nei sistemi pompa/compressore.
- Le valvole a globo vengono utilizzate per un controllo preciso del flusso.
- API 6D e ASME B16.34 sono standard fondamentali per le valvole nel settore petrolifero e del gas.
Principali test per il controllo qualità delle valvole industriali
Per garantire affidabilità, sicurezza e conformità agli standard internazionali, le valvole industriali sono sottoposte a rigorosi test di controllo qualità. Di seguito sono elencati i principali test eseguiti durante la produzione e l'ispezione delle valvole.
1. Prove standard sulle valvole (API 598, ISO 5208, ASME B16.34)
A. Prova del guscio (prova di pressione)
- Scopo: Verifica la presenza di perdite o difetti strutturali nel corpo valvola e nel coperchio.
- Procedura:
- Pressurizzare il corpo valvola con acqua (o aria/gas) a una pressione pari a 1,5 volte la pressione nominale (ad esempio, 2250 psi per una valvola da 1500 libbre).
- Mantenere la posizione per una durata specificata (in genere ≥30 secondi).
- Criteri di accettazione: Nessuna perdita visibile o calo di pressione.
B. Test di tenuta (Test di tenuta)
- Scopo: Assicura una tenuta ermetica del disco/sfera contro la sede.
- Procedura:
- Per valvole a bassa pressione (Classe 150-600): Aria o azoto a 60-100 psi.
- Per valvole ad alta pressione (Classe 900+): Prova idrostatica a 1,1 volte la pressione nominale.
- Tipologie:
- Test Double Block & Bleed (DBB): verifica sia le sedi a monte che a valle.
- Test a sede singola: per valvole unidirezionali (ad esempio, valvole di ritegno).
- Criteri di accettazione: Perdita massima consentita secondo API 598/ISO 5208 (ad esempio, 0 bolle/min per valvole con sede morbida).
C. Test del sedile posteriore (Test della tenuta dello stelo)
- Scopo: Verifica la tenuta dello stelo quando la valvola è completamente aperta.
- Procedura:
- Aprire completamente la valvola, pressurizzare il coperchio a 1,1 volte la pressione nominale.
- Criteri di accettazione: Nessuna perdita oltre la guarnizione dello stelo.
D. Test del gas ad alta pressione (facoltativo per servizi critici)
- Scopo: Garantire la sicurezza nelle condotte del gas (ad esempio, gas naturale, idrogeno).
- Procedura:
- Eseguire la prova con elio o azoto a 1,1 volte la pressione di esercizio.
- Rilevato tramite spettrometria di massa o test delle bolle di sapone.
- Criteri di accettazione: Tasso di perdita
2. Test funzionali e prestazionali
A. Test della coppia di funzionamento
- Scopo: Garantisce un funzionamento regolare senza forza eccessiva.
- Procedura:
- Misurare la coppia necessaria per aprire/chiudere utilizzando una chiave dinamometrica.
- Criteri di accettazione: Entro i limiti specificati dal produttore.
B. Test criogenico (per valvole GNL, -196 °C)
- Scopo: convalidare le prestazioni in condizioni di freddo estremo.
- Procedura:
- Raffreddare la valvola con azoto liquido, quindi eseguire i test di sede e corpo valvola.
- Norme di riferimento: BS 6364, ISO 28921.
C. Prova di resistenza al fuoco (API 607/API 6FA)
- Scopo: Garantire l'integrità della valvola durante l'esposizione al fuoco.
- Procedura:
- Esporre la valvola a una fiamma di 760 °C (1.400 °F) per 30 minuti, quindi eseguire il test della sede.
- Criteri di accettazione: Nessuna perdita (i sedili morbidi possono sciogliersi, ma i sedili metallici devono essere a tenuta stagna).
D. Test sulle emissioni fuggitive (ISO 15848, API 624, TA-Air).
- Scopo: Verificare la presenza di perdite di COV (Composti Organici Volatili) dalle guarnizioni dello stelo.
- Procedura:
- Rilevamento di elio o metano in corrispondenza delle giunzioni tra stelo e corpo.
- Criteri di accettazione:
- ISO 15848 Classe AH/BH (≤50 ppm).
- API 624 (≤100 ppm).
3. Prove sui materiali e prove non distruttive (NDT)
A. Test di penetrazione del colorante (PT)
- Scopo: Rileva le crepe superficiali nelle valvole fuse o saldate.
- Procedura:
- Applicare un colorante fluorescente e ispezionare sotto luce UV.
- Norme: ASTM E165, ASME Sez. V.
B. Test con particelle magnetiche (MT)
- Scopo: Individuare difetti superficiali nei materiali ferromagnetici.
- Procedura:
- Magnetizzare il pezzo, applicare particelle di ferro.
- Norme: ASTM E709, ASME Sez. V.
C. Test a ultrasuoni (UT)
- Scopo: Rileva difetti interni (porosità, inclusioni).
- Procedura:
- Le onde sonore ad alta frequenza misurano lo spessore dei materiali.
- Norme: ASME Sez. V, ASTM E317.
D. Esame radiografico (RT)
- Scopo: Ispezione a raggi X di saldature e fusioni.
- Procedura:
- Utilizza immagini a raggi X o a raggi gamma.
- Norme: ASME Sez. VIII, ASTM E94.
E. Prova di durezza (Brinell/Rockwell)
- Scopo: Assicurare che il materiale soddisfi i requisiti di resistenza.
- Procedura:
- Test di indentazione su corpo valvola, stelo e sedi.
- Norme: ASTM E10, ASTM E18.
4. Ispezione finale e documentazione
- Controllo dimensionale: verifica la superficie della flangia, il diametro del foro e le connessioni terminali.
- Marcatura ed etichettatura: Conformità a API 6D, ASME B16.34.
- Certificazione: Rapporto di prova del mulino (MTR), NACE MR0175 (se applicabile).
Conclusione
Le valvole industriali vengono sottoposte a test di tenuta, di sede, di tenuta posteriore e funzionali per garantire un funzionamento a tenuta stagna. Le applicazioni critiche (GNL, gas acido) richiedono test criogenici, di resistenza al fuoco e di emissioni fuggitive. I metodi di controllo non distruttivo (PT, MT, UT, RT) convalidano l'integrità del materiale.
Standard chiave:
- API 598 (Test delle valvole)
- ISO 5208 (Perdite nelle valvole industriali)
- API 6D (Valvole per condotte)
- ASME B16.34 (Prove di pressione)
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