Промышленные клапаны
- Углеродистая и углеродистая легированная сталь
- Нержавеющая сталь
- Медно-никелевый сплав
- Тепловые трубки
- Трубная арматура
- Фланцы для труб
- Прокладка, шпилька и гайка
- Промышленные клапаны
01
Промышленные клапаны
Основные типы клапанов в нефтегазовой отрасли
А. Задвижка
- Функция: Изоляция включения/выключения (не для регулирования мощности).
- Конструкция: Раздвижная заслонка (клиновидная или ножевидная) перемещается вверх/вниз, блокируя поток.
- Приложения:
- Трубопроводы высокого давления (ASME Class 600+).
- Транспортировка сырой нефти и природного газа.
- Преимущества:
- Низкое падение давления при полном открытии.
- Двусторонняя герметизация.
- Недостатки:
- Медленная работа, не подходит для частого использования.
- Подвержен эрозии, если частично открыт.
B. Шаровой клапан
- Функция: Быстрое отключение или регулирование потока (поворот на четверть оборота).
- Конструкция: Вращающийся шар с отверстием (полным/перфорированным) выравнивается по направлению потока.
- Типы:
- Шаровой клапан с плавающим шаром – для низкого/среднего давления.
- Шаровой клапан с цапфовым креплением – для высокого давления (API 6D).
- Приложения:
- Изоляция трубопроводов, станции очистки трубопроводов с помощью поршней.
- СПГ, сероводород (коррозионностойкие материалы).
- Преимущества:
- Быстрая работа, герметичное уплотнение.
- Не требует сложного обслуживания.
- Недостатки:
- Риск кавитации при больших перепадах давления.
C. Шаровой клапан
- Функция: регулирование потока и дросселирование.
- Конструкция: Заглушка (диск) перемещается перпендикулярно потоку, регулируя отверстие.
- Приложения:
- Станции контроля давления, дозирования.
- Системы охлаждения воды и подачи топливного газа.
- Преимущества:
- Точное регулирование потока.
- Хорошая способность к отключению.
- Недостатки:
- Высокое падение давления.
— Тяжелее, чем задвижки/шаровые краны.
D. Обратный клапан (невозвратный клапан - NRV)
- Функция: Предотвращает обратный поток.
- Типы:
- Обратный клапан с поворотным механизмом – шарнирный диск открывается по мере движения потока.
- Обратный клапан с подъемным диском – диск поднимается вертикально (лучше для высокого давления).
- Двухпластинчатый обратный клапан – компактный, быстрозакрывающийся (API 6D).
- Приложения:
- Нагнетание насосов, компрессорные станции.
- Подводные трубопроводы.
- Преимущества:
— Ручное управление не требуется.
- Защищает оборудование от обратного потока.
- Недостатки:
- Риск гидроудара при слишком медленном закрывании.
E. Задвижка типа "бабочка"
- Функция: Включение/выключение или регулирование потока в крупных трубопроводах.
- Конструкция: вращающийся диск регулирует поток (легкий, компактный).
- Типы:
- Тип пластины – зажимается между фланцами.
- Тип крепления: болтовое, для использования в глухом конце.
- Приложения:
- Газопроводы низкого давления, водопроводы.
- Системы противопожарной защиты.
- Преимущества:
- Низкая стоимость, простая установка.
- Быстрая работа.
- Недостатки:
- Не предназначено для использования при высоком давлении/температуре.
- Ограниченная герметичность по сравнению с шаровыми кранами.
F. Запорный клапан
- Функция: Включение/выключение или перенаправление потока.
- Конструкция: для открытия/закрытия используется цилиндрическая или коническая пробка, которая вращается.
- Приложения:
- Шламовые, коррозионные жидкости.
- Контроль устья скважины.
- Преимущества:
- Минимальная утечка, возможность подключения нескольких портов.
- Недостатки:
- Для больших размеров требуется высокий крутящий момент.
G. Предохранительный клапан (PRV) / предохранительный клапан
- Функция: Защищает трубопроводы от избыточного давления.
- Типы:
- Пружинный предохранительный клапан – регулируемое заданное давление.
- Предохранительный клапан с пилотным управлением – для систем большой грузоподъемности.
- Приложения:
- Резервуары для хранения, котлы.
- Компрессорные станции.
Международные стандарты производства клапанов
Клапаны в нефтегазовой отрасли должны соответствовать строгим стандартам безопасности и эксплуатационных характеристик:
А. API (Американский нефтяной институт)
- API 6D – Трубопроводные клапаны (задвижки, шаровые клапаны, обратные клапаны).
- API 600 – Стальные задвижки с болтовым креплением крышки.
- API 598 – Проверка и испытание клапанов.
- API 6A – Клапаны устьевого оборудования и фонтанной арматуры.
B. ASME (Американское общество инженеров-механиков)
- ASME B16.34 – Номинальное давление для стальных клапанов.
- ASME B16.10 – Размеры между гранями.
C. ISO (Международная организация по стандартизации)
- ISO 14313 – Эквивалент API 6D (трубопроводные клапаны).
- ISO 10434 – Стальные задвижки с болтовым креплением крышки.
Д. MSS (Общество стандартизации производителей)
- MSS SP-44 – Стальные фланцы для трубопроводов.
- MSS SP-61 – Гидростатические испытания.
E. NACE (Коррозионная стойкость)
- NACE MR0175/MR0103 – Клапаны для работы в средах с кислыми средами (H₂S).
Ф. ЕН (Европейские нормы)
- EN 593 – Поворотные заслонки.
- EN 12516 – Конструкция корпуса, работающего под давлением.
Выбор материалов для клапанов
| Материал | Применение | Ограничения |
| Углеродистая сталь | Общего назначения (WCB, LCB) | Не подходит для работы с коррозионными жидкостями |
| Нержавеющая сталь | Коррозионностойкая, высокотемпературная (CF8M, 316) | Дорогая |
| Дуплексная сталь | Морская добыча, кислый газ (UNS S31803) | Высокая стоимость |
| Сплав 20 | Кислотные среды (Carpenter 20) | Ограниченное количество |
| Титан | Морская вода, хлориды | Очень высокая стоимость |
Заключение
— Задвижки и шаровые клапаны доминируют в трубопроводах высокого давления.
— Обратные клапаны предотвращают обратный поток в насосно-компрессорных системах.
— Шаровые клапаны используются для точного регулирования потока.
— API 6D и ASME B16.34 являются ключевыми стандартами для клапанов в нефтегазовой отрасли.
Основные испытания для контроля качества промышленных клапанов
Для обеспечения надежности, безопасности и соответствия международным стандартам промышленные клапаны проходят строгие испытания в рамках контроля качества. Ниже перечислены основные виды испытаний, проводимых в процессе производства и проверки клапанов.
1. Стандартные испытания клапанов (API 598, ISO 5208, ASME B16.34)
А. Испытание оболочки (испытание под давлением)
- Назначение: Проверка корпуса клапана и крышки на наличие утечек или структурных дефектов.
- Процедура:
- Создайте в корпусе клапана давление воды (или воздуха/газа) в 1,5 раза превышающее номинальное (например, 2250 psi для клапана на 1500 фунтов).
- Удерживать в течение заданного времени (обычно ≥30 секунд).
Критерии приемки: Отсутствие видимых утечек или падения давления.
Б. Испытание сиденья (испытание на герметичность)
- Назначение: Обеспечивает герметичное прилегание диска/шарика к седлу.
- Процедура:
- Для клапанов низкого давления (класс 150-600): воздух или азот под давлением 60-100 фунтов на квадратный дюйм.
- Для клапанов высокого давления (класс 900+): гидростатическое испытание при давлении, в 1,1 раза превышающем номинальное.
- Типы:
- Тест двойной блокировки и прокачки (DBB): проверяет как верхнее, так и нижнее седло клапана.
- Испытание на односедельный клапан: для однонаправленных клапанов (например, обратных клапанов).
- Критерии приемки: Максимально допустимая утечка согласно API 598/ISO 5208 (например, 0 пузырьков/мин для клапанов с мягким уплотнением).
C. Тест заднего сиденья (тест герметичности штока)
- Назначение: Проверяет герметичность штока клапана в полностью открытом состоянии.
- Процедура:
- Полностью откройте клапан, создайте давление в крышке, в 1,1 раза превышающее номинальное.
Критерии приемки: Отсутствие утечек за уплотнение штока.
D. Газовая проверка под высоким давлением (опционально для критически важных задач)
- Назначение: Обеспечение безопасности газопроводов (например, природного газа, водорода).
- Процедура:
- Провести испытание с использованием гелия или азота при давлении, в 1,1 раза превышающем рабочее.
— Обнаруживается с помощью масс-спектрометра или теста с мыльными пузырями.
- Критерии приемлемости: скорость утечки
2. Функциональные и эксплуатационные тесты
А. Испытание на крутящий момент в процессе эксплуатации
- Назначение: Обеспечивает плавную работу без чрезмерного усилия.
- Процедура:
- Измерьте крутящий момент, необходимый для открытия/закрытия, с помощью динамометрического ключа.
Критерии приемки: В пределах, установленных производителем.
Б. Криогенные испытания (для клапанов СПГ, -196°C)
- Назначение: Подтверждение работоспособности в условиях сильного холода.
- Процедура:
- Охладите клапан жидким азотом, затем проведите испытания седла и корпуса.
- Стандарты: BS 6364, ISO 28921.
C. Огневые испытания (API 607/API 6FA)
- Назначение: Обеспечивает целостность клапана при воздействии огня.
- Процедура:
- Подвергните клапан воздействию пламени температурой 760°C (1400°F) в течение 30 минут, затем проведите проверку седла.
- Критерии приемки: Отсутствие протечек (мягкие сиденья могут расплавиться, но металлические сиденья должны обеспечивать герметичность).
D. Испытание на неорганизованные выбросы (ISO 15848, API 624, TA-Air).
- Назначение: Проверка на утечку летучих органических соединений (ЛОС) из уплотнений штока.
- Процедура:
- Обнаружение гелия или метана в местах соединения ствола и тела плода.
Критерии приемки:
- Класс AH/BH по стандарту ISO 15848 (≤50 ppm).
- API 624 (≤100 ppm).
3. Материальный и неразрушающий контроль (НК)
А. Капиллярный тест (КПТ)
- Назначение: Обнаруживает поверхностные трещины в литых или сварных клапанах.
- Процедура:
- Нанести флуоресцентный краситель, осмотреть под УФ-светом.
- Стандарты: ASTM E165, ASME Sec V.
Б. Магнитопорошковый контроль (МПТ)
- Назначение: Обнаружение подповерхностных дефектов в ферромагнитных материалах.
- Процедура:
- Намагнитить деталь, нанести частицы железа.
- Стандарты: ASTM E709, ASME Sec V.
C. Ультразвуковой контроль (УЗК)
- Назначение: Выявление внутренних дефектов (пористости, включений).
- Процедура:
- Высокочастотные звуковые волны используются для измерения толщины материала.
- Стандарты: ASME Sec V, ASTM E317.
D. Рентгенографическое исследование (РТ)
- Назначение: Рентгеновский контроль сварных швов и отливок.
- Процедура:
- Использует рентгеновскую или гамма-лучевую визуализацию.
- Стандарты: ASME Sec VIII, ASTM E94.
Е. Твердость по Бринеллю/Роквеллу
- Назначение: Обеспечивает соответствие материала требованиям к прочности.
- Процедура:
- Испытание на вдавливание корпуса клапана, штока и седел.
- Стандарты: ASTM E10, ASTM E18.
4. Заключительная проверка и оформление документации
- Проверка размеров: проверяет поверхность фланца, диаметр отверстия и концевые соединения.
- Маркировка и нанесение этикеток: соответствие стандартам API 6D, ASME B16.34.
- Сертификация: Протокол заводских испытаний (MTR), NACE MR0175 (при наличии).
Заключение
Промышленные клапаны проходят испытания корпуса, седла, заднего седла и функциональные испытания для обеспечения герметичности. В критически важных областях применения (СПГ, сероводород) требуются криогенные испытания, испытания на пожаробезопасность и испытания на выбросы вредных веществ. Методы неразрушающего контроля (КТ, МТ, УЗК, РТ) подтверждают целостность материала.
Основные стандарты:
- API 598 (Испытание клапанов)
- ISO 5208 (Промышленные клапаны, подверженные утечкам)
- API 6D (трубопроводные клапаны)
- ASME B16.34 (Испытание под давлением)
Хотите заказать то же самое? Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы отправить свой запрос!
