Diseño de válvulas de globo de oxígeno de alta temperatura y alta presión
La selección del material, las características estructurales y el principio de funcionamiento del Válvula de globo En este artículo se presentan los métodos para oxígeno a alta temperatura y alta presión y se analizan los métodos para lograr propiedades antiestáticas, a prueba de polvo y antigrasa.
1. Descripción general
Con el rápido desarrollo de la economía y la modernización industrial de China, los parámetros de las plantas petroquímicas y químicas a gran escala mejoran constantemente, surgen constantemente nuevas tecnologías, procesos y dispositivos, y los requisitos para las válvulas de globo de oxígeno son cada vez más estrictos. En este artículo se presenta una válvula de globo de oxígeno con una presión nominal de clase 900 (PN15.0MPa), un diámetro promedio de NPS de 1 pulgada (DN25 mm) y una temperatura de diseño de 200 °C.
2. Características estructurales de las válvulas de globo
La válvula de globo de oxígeno (Figura 1) adopta un canal de entrada bajo y salida alto. El canal de flujo del cuerpo de la válvula es aerodinámico. La superficie de la cavidad interna debe ser lisa, sin aristas, esquinas afiladas, cambios bruscos ni irregularidades para evitar la electricidad estática. La superficie de sellado del asiento de la válvula está hecha de aleaciones de cuerpo Inconel, y el disco de la válvula está hecho de aleaciones de níquel-cobre MonelK500, lo que genera una diferencia de dureza que garantiza el buen sellado. El sello de la brida central adopta un diseño autosellante a presión; el bonete de la válvula cuenta con un sello superior y el vástago de la válvula cuenta con un mecanismo antirrotación para asegurar que el vástago de la válvula suba y baje en línea recta.
3. Diseño
Para garantizar la seguridad y fiabilidad de la válvula de globo de oxígeno de alta temperatura y alta presión, se utilizan como materiales principales acero inoxidable austenítico ASTM A182 (304, 304L y otras series), aleación de cobre GB/T 12225 (ZCuZn₁₁₂Si₃I), ASTM 494 CY-40, ASTM B564 (Inconel 600, Inconel 625, Monel 400) y níquel puro. La aleación de níquel-cromo-hierro Inconel 600 presenta una excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión bajo tensión a altas temperaturas. Para garantizar la resistencia del cuerpo de la válvula, se utiliza un forjado libre con buena compacidad.
Figura 1 Válvulas de globo de oxígeno de alta temperatura y alta presión
3.1 Espesor de pared de los cuerpos de las válvulas
Además de la resistencia, el espesor de pared del cuerpo de la válvula también considera su rigidez. Para garantizar que la válvula de globo de oxígeno tenga suficiente capacidad de carga a altas temperaturas y presiones, se analiza y calcula el espesor de pared del cuerpo de la válvula mediante la primera teoría de resistencia.
Donde tb es el espesor de pared del cuerpo de la válvula. P es la presión nominal. Dn es el diámetro interior de la cavidad central del cuerpo de la válvula.
es la tensión admisible del material.
3.2. Cuerpos de válvulas y sellado del bonete
El sello entre el cuerpo de la válvula y el bonete es autosellante a presión interna, y todos los materiales cumplen con los requisitos de Inconel 625. El anillo de sellado autosellante cuenta con una ranura elástica para garantizar su efecto elástico, y su ángulo de sellado especial se adapta al prensaestopas. El anillo de sellado autosellante y el prensaestopas se sellan perfectamente a través de la rosca (Figura 2). A medida que aumenta la presión en la cavidad interna, mayor es la capacidad de autosellado y mejor es el sellado. A altas temperaturas y presiones, resiste la corrosión por oxígeno y garantiza la estanqueidad de la válvula.
Figura 2 Cuerpos de válvulas y sellado del bonete
3.3 La guía antirrotación de los tallos
La cavidad interna del cuerpo de la válvula y el disco de la válvula cumplen una función de guía (Figura 3) para garantizar la coaxialidad entre el disco y el asiento. El bonete de la válvula cuenta con un mecanismo antirrotación para el vástago (Figura 4), que permite que este se mueva únicamente hacia arriba y hacia abajo durante la apertura o el cierre de la válvula, garantizando así la ausencia de fricción rotacional entre el disco y la superficie de sellado del asiento, evitando así la formación de chispas estáticas.
Figura 3 Guías de disco
Figura 4 Mecanismo antirrotación de los tallos
3.4. Protección
Las válvulas de oxígeno deben ser antiestáticas, antigrasa y a prueba de polvo. Antes de ensamblar la válvula, todas las piezas, incluidas las herramientas, deben desengrasarse una por una de acuerdo con las regulaciones de JB/T 10530-2005. Después de pasar la prueba, desengrase nuevamente y limpie con nitrógeno seco sin aceite o aire. Almacene en un espacio libre de aceite y polvo. La válvula de oxígeno debe tener una estructura antiestática. Se pueden proporcionar orificios para pernos conductores en la brida del extremo de la válvula para que el cable de conexión del perno pueda estar bien conectado a tierra para evitar la electricidad estática. Debe haber una marca llamativa de ausencia de aceite en la tapa de la válvula y una cubierta antipolvo para evitar que el aceite entre en la cavidad. Cuando se utiliza la válvula de oxígeno, la tubería debe limpiarse y desengrasarse para evitar la electricidad estática, causando una explosión y afectando a todo el dispositivo e incluso a la seguridad personal.
4. Conclusión
Las válvulas de oxígeno se utilizan ampliamente en equipos petroquímicos y químicos, especialmente en aplicaciones de alta temperatura y alta presión, que exigen estrictos requisitos de seguridad y fiabilidad. Por lo tanto, factores como la resistencia, el material, la antiestática y el desengrasado de la válvula deben considerarse en detalle durante el diseño y la fabricación. Se prohíbe el contacto con fuentes de fuego durante su uso, y se requiere un mantenimiento regular para garantizar su buen funcionamiento.
1. Descripción general
Con el rápido desarrollo de la economía y la modernización industrial de China, los parámetros de las plantas petroquímicas y químicas a gran escala mejoran constantemente, surgen constantemente nuevas tecnologías, procesos y dispositivos, y los requisitos para las válvulas de globo de oxígeno son cada vez más estrictos. En este artículo se presenta una válvula de globo de oxígeno con una presión nominal de clase 900 (PN15.0MPa), un diámetro promedio de NPS de 1 pulgada (DN25 mm) y una temperatura de diseño de 200 °C.
2. Características estructurales de las válvulas de globo
La válvula de globo de oxígeno (Figura 1) adopta un canal de entrada bajo y salida alto. El canal de flujo del cuerpo de la válvula es aerodinámico. La superficie de la cavidad interna debe ser lisa, sin aristas, esquinas afiladas, cambios bruscos ni irregularidades para evitar la electricidad estática. La superficie de sellado del asiento de la válvula está hecha de aleaciones de cuerpo Inconel, y el disco de la válvula está hecho de aleaciones de níquel-cobre MonelK500, lo que genera una diferencia de dureza que garantiza el buen sellado. El sello de la brida central adopta un diseño autosellante a presión; el bonete de la válvula cuenta con un sello superior y el vástago de la válvula cuenta con un mecanismo antirrotación para asegurar que el vástago de la válvula suba y baje en línea recta.
3. Diseño
Para garantizar la seguridad y fiabilidad de la válvula de globo de oxígeno de alta temperatura y alta presión, se utilizan como materiales principales acero inoxidable austenítico ASTM A182 (304, 304L y otras series), aleación de cobre GB/T 12225 (ZCuZn₁₁₂Si₃I), ASTM 494 CY-40, ASTM B564 (Inconel 600, Inconel 625, Monel 400) y níquel puro. La aleación de níquel-cromo-hierro Inconel 600 presenta una excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión bajo tensión a altas temperaturas. Para garantizar la resistencia del cuerpo de la válvula, se utiliza un forjado libre con buena compacidad.
Figura 1 Válvulas de globo de oxígeno de alta temperatura y alta presión
3.1 Espesor de pared de los cuerpos de las válvulas
Además de la resistencia, el espesor de pared del cuerpo de la válvula también considera su rigidez. Para garantizar que la válvula de globo de oxígeno tenga suficiente capacidad de carga a altas temperaturas y presiones, se analiza y calcula el espesor de pared del cuerpo de la válvula mediante la primera teoría de resistencia.
Donde tb es el espesor de pared del cuerpo de la válvula. P es la presión nominal. Dn es el diámetro interior de la cavidad central del cuerpo de la válvula.
es la tensión admisible del material.3.2. Cuerpos de válvulas y sellado del bonete
El sello entre el cuerpo de la válvula y el bonete es autosellante a presión interna, y todos los materiales cumplen con los requisitos de Inconel 625. El anillo de sellado autosellante cuenta con una ranura elástica para garantizar su efecto elástico, y su ángulo de sellado especial se adapta al prensaestopas. El anillo de sellado autosellante y el prensaestopas se sellan perfectamente a través de la rosca (Figura 2). A medida que aumenta la presión en la cavidad interna, mayor es la capacidad de autosellado y mejor es el sellado. A altas temperaturas y presiones, resiste la corrosión por oxígeno y garantiza la estanqueidad de la válvula.
Figura 2 Cuerpos de válvulas y sellado del bonete
3.3 La guía antirrotación de los tallos
La cavidad interna del cuerpo de la válvula y el disco de la válvula cumplen una función de guía (Figura 3) para garantizar la coaxialidad entre el disco y el asiento. El bonete de la válvula cuenta con un mecanismo antirrotación para el vástago (Figura 4), que permite que este se mueva únicamente hacia arriba y hacia abajo durante la apertura o el cierre de la válvula, garantizando así la ausencia de fricción rotacional entre el disco y la superficie de sellado del asiento, evitando así la formación de chispas estáticas.
Figura 3 Guías de disco
Figura 4 Mecanismo antirrotación de los tallos
3.4. Protección
Las válvulas de oxígeno deben ser antiestáticas, antigrasa y a prueba de polvo. Antes de ensamblar la válvula, todas las piezas, incluidas las herramientas, deben desengrasarse una por una de acuerdo con las regulaciones de JB/T 10530-2005. Después de pasar la prueba, desengrase nuevamente y limpie con nitrógeno seco sin aceite o aire. Almacene en un espacio libre de aceite y polvo. La válvula de oxígeno debe tener una estructura antiestática. Se pueden proporcionar orificios para pernos conductores en la brida del extremo de la válvula para que el cable de conexión del perno pueda estar bien conectado a tierra para evitar la electricidad estática. Debe haber una marca llamativa de ausencia de aceite en la tapa de la válvula y una cubierta antipolvo para evitar que el aceite entre en la cavidad. Cuando se utiliza la válvula de oxígeno, la tubería debe limpiarse y desengrasarse para evitar la electricidad estática, causando una explosión y afectando a todo el dispositivo e incluso a la seguridad personal.
4. Conclusión
Las válvulas de oxígeno se utilizan ampliamente en equipos petroquímicos y químicos, especialmente en aplicaciones de alta temperatura y alta presión, que exigen estrictos requisitos de seguridad y fiabilidad. Por lo tanto, factores como la resistencia, el material, la antiestática y el desengrasado de la válvula deben considerarse en detalle durante el diseño y la fabricación. Se prohíbe el contacto con fuentes de fuego durante su uso, y se requiere un mantenimiento regular para garantizar su buen funcionamiento.
