دریچه های سوزنی رزوه خارجی فولاد ضد زنگ، به عنوان اجزای اصلی در سیستم های کنترل سیال صنعتی، انتخاب منطقی آنها مستقیماً بر پایداری و ایمنی عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. در سناریوهای کنترل با دقت بالا، مانند پتروشیمی، انرژی نیرو، و تجهیزات پزشکی، این شیرها باید چندین مورد از جمله مقاومت فشار، مقاومت در برابر خوردگی و تنظیم دقیق را برآورده کنند. این مقاله، بر اساس عملکرد مهندسی و استانداردهای صنعت، به طور سیستماتیک هشت عنصر اصلی را برای انتخاب دریچههای سوزنی رزوه خارجی فولاد ضد زنگ مرتب میکند.
سازگاری مشخصه I.Media
1.1 واکنش متوسط خورنده
در شرایط خورنده قوی مانند اسید کلریدریک و اسید سولفوریک، بدنه شیرهای فولادی ضد زنگ 316 یا فولاد دوبلکس باید در اولویت قرار گیرند. به عنوان مثال، در یک سیستم حمل و نقل اسید هیدروکلریک 20٪ از یک شرکت شیمیایی خاص، یک شیر سوزنی فولاد ضد زنگ 316L با یک حلقه آب بندی PTFE استفاده شد. پس از 2000 ساعت آزمایش کار مداوم، نشتی صندلی شیر همیشه کمتر از 0.1 میلی لیتر در دقیقه بود. برای محیط های حاوی یون های کلرید، باید به خطر خوردگی حفره ای توجه ویژه ای شود. توصیه می شود فولاد ضد زنگ فوق-کم کربن یا فولاد آلیاژی با مولیبدن اضافه شده را انتخاب کنید.
1.2 نگهداری از رسانه های حاوی ذرات
هنگامی که محیط حاوی ذرات جامد است، باید هسته های شیر سرامیکی یا سطوح آب بندی آلیاژی سخت انتخاب شوند. در فرآیند فرآوری مواد معدنی یک شرکت معدنی خاص، از شیر سوزنی با هسته شیر سرامیکی زیرکونیا استفاده شد. در شرایط اندازه ذرات کمتر یا مساوی 0.5 میلی متر، میزان سایش صندلی سوپاپ در مقایسه با هسته شیر معمولی فولاد ضد زنگ 82 درصد کاهش یافت و عمر مفید آن به 18 ماه افزایش یافت.
1.3 حفاظت از رسانههای{1}}در دمای پایین
در شرایط دمای فوقالعاده پایین زیر -70 درجه، ساختار پوشش دریچه گردن بلند باید پیکربندی شود. در یک پروژه ایستگاه دریافت LNG خاص، یک شیر سوزنی با طراحی پوشش سوپاپ گسترده استفاده شد که به طور موثری از هدایت انرژی سرد به قسمت آب بندی ساقه شیر جلوگیری می کند. پس از آزمایش نیتروژن مایع -196 درجه، هیچ گیر کردن یخ در بسته بندی ساقه دریچه وجود نداشت.
II. اصل تطبیق سطح فشار
2.1 تعریف محدوده فشار
طبق استاندارد ASME B16.34، درجات فشار دریچه های سوزنی رزوه خارجی فولاد ضد زنگ PN2.5 تا PN32MPa را پوشش می دهند. در یک آزمایش فشار بالا 70 مگاپاسکال در یک واحد پالایشگاهی، یک شیر سوزنی با اتصال فرول 5000 چرخه باز و بسته شدن را تکمیل کرد و عمق فرورفتگی سطح آب بندی کمتر یا مساوی 0.02 میلی متر بود که با استاندارد نشت صفر مطابقت داشت.
2.2 انتخاب روش اتصال
اتصال رشته ای:مناسب برای سیستمهای فشار کم-قطر کوچک با DN کمتر یا مساوی 25. هنگام نصب، باید از نوار خام PTFE برای آب بندی استفاده شود و گشتاور باید در 80% - 90% مقدار مشخص شده کنترل شود.
اتصال فرول:در سیستمهای فشار متوسط و بالا-با DN15 - DN50 خوب عمل میکند. در یک پروژه نیروگاه هسته ای خاص، از یک شیر سوزنی با ساختار دو فرول استفاده شد. پس از آزمایش ترکیدگی فشار 1.5 برابر، حلقه فرول جابجایی محوری را تجربه نکرد.
اتصال جوش:برای سیستمهای فشار بالا-با DN بزرگتر یا مساوی 50 توصیه میشود. باید اطمینان حاصل شود که زاویه شیار جوش مطابق با استاندارد GB/T 985.1 است و 100% آزمایش رادیوگرافی باید پس از جوشکاری انجام شود.
III. طراحی سازگاری با دما
3.1 رسیدگی به شرایط دمای بالا
در محیطهای{0}}در دمای بالا تا کمتر یا مساوی 570 درجه، سازههای آببندی سخت فلزی باید انتخاب شوند. در سیستم بخار اصلی یک نیروگاه حرارتی خاص، یک شیر سوزنی با بدنه شیر فولادی آلیاژی 12Cr1MoV و سطح آب بندی آلیاژ Stellite استفاده شد. پس از آزمایش عملکرد دمای بالای 540 درجه، ضریب انبساط حرارتی به خوبی مطابقت داشت و نرخ گیر کردن ساقه سوپاپ کمتر از 0.3٪ بود.
3.2 انتخاب مواد برای شرایط دمای پایین-
برای شرایط زیر -70 درجه، فولاد ضد زنگ آستنیتی یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل باید انتخاب شوند. در سیستم هیدرولیک یک کشتی تحقیقاتی قطبی خاص، یک شیر سوزنی با بدنه شیر آلیاژی Inconel 718 استفاده شد. در 85- درجه، استحکام تسلیم بیشتر یا مساوی 1030 مگاپاسکال بود که نیازهای عملیات قطبی را برآورده می کرد.
IV. ویژگی های کنترل جریان
4.1 الزامات تنظیم دقیق
برای سیستمهایی که نیاز به دقت کنترل جریان کمتر یا مساوی 1% ± است، باید دریچههای سوزنی تنظیم کننده بازشو V شکل انتخاب شوند. در سیستم توزیع گاز یک شرکت تولید نیمه هادی خاص، از یک شیر سوزنی تنظیم کننده چرخ دنده کرم استفاده شد که به تنظیم خطی از 0.5 لیتر در دقیقه تا 5 لیتر در دقیقه، با دقت موقعیت یابی تکرار 0.05 میلی متر دست یافت.
4.2 باز و بسته شدن سریع برنامه ها
در سناریوهای قطع{0}اضطراری، محرک های پنوماتیکی یا الکتریکی باید پیکربندی شوند. سیستم ایمنی یک پارک صنعتی شیمیایی خاص، از شیرهای سوزنی پنوماتیک برگشتی فنری با زمان پاسخ کمتر یا مساوی 0.3 ثانیه استفاده می کند که الزامات سطح ایمنی SIL3 را برآورده می کند.
V. بهینه سازی ساختار آب بندی
5.1 انتخاب مواد آب بندی نرم
پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE):مناسب برای شرایط کاری معمولی از -20 درجه تا +200 درجه. سیستم تمیز کردن CIP یک شرکت فرآوری مواد غذایی خاص از شیرهای سوزنی مهر و موم شده با PTFE استفاده می کند و پس از 500 ضد عفونی بخار، سطح آب بندی هیچ تغییر شکلی نشان نمی دهد.
پرفلوئوروالاستومر (FFKM):عملکرد خوبی در شرایط روغن{0}}در دمای بالا تا 260 درجه دارد. یک سیستم روغنکاری هوانوردی خاص از دریچههای سوزنی مهر و موم شده FFKM استفاده میکند، با میزان فشردهسازی کمتر یا مساوی 8%. 5.2 طراحی آببندی فلزی برای شرایط-فشار و{7}}بالا{7}}، آب بندی فلزی-به{9}}ساختار فلزی توصیه میشود. یک واحد توان حرارتی فوق بحرانی خاص از یک دریچه سوزنی سخت{11}مخروطی استفاده میکند و پس از آزمایش فشار 42 مگا پاسکال، نرخ نشتی مطابق با کلاس ANSI است.
استاندارد VI
6.1 کنترل جهت نصب
لازم است اطمینان حاصل شود که جهت جریان متوسط با فلش روی بدنه شیر مطابقت دارد. یک ایستگاه اندازه گیری گاز طبیعی به دلیل نصب معکوس، فرسایش هسته شیر را تجربه کرد. پس از نصب آن در جهت صحیح، عمر سرویس از 3 ماه به 2 سال افزایش یافت.
6.2 نقاط نگهداری منظم
سنگ زنی سطح آب بندی:آسیاب آینه ای هر 2000 ساعت با زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.2 میکرومتر مورد نیاز است.
تعویض بسته بندی:بسته بندی گرافیت باید هر 5000 ساعت و بسته بندی PTFE هر 3000 ساعت تعویض شود.
نظافت و نگهداری:حفره دریچه باید با 95% الکل ماهانه تمیز شود تا از بلور شدن متوسط و انسداد جلوگیری شود.
VII. سفارشی سازی برنامه های صنعتی
7.1 صنعت نفت و گاز
در{0}}عملیات پیگینگ خط لوله از راه دور، دریچههای سوزنی جوشی کامل-توصیه میشود. یک پروژه خاص انتقال گاز غرب-شرقی از شیرهای سوزنی کامل-DN50 استفاده میکند و پس از آزمایش فشار 10 مگا پاسکال، بدنه شیر هیچ تغییر شکلی را نشان نمیدهد و ابزار پیگینگ بهآرامی عبور میکند.
7.2 صنعت تجهیزات پزشکی
سیستمهای دیالیز خون به دریچههای سوزنی فولاد ضد زنگ درجه 316 لیتری با زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر نیاز دارند. یک سازنده دستگاه دیالیز خاص از شیرهای سوزنی استفاده می کند که با پولیش الکترولیتی درمان شده اند و پس از آزمایش زیست سازگاری، استاندارد ISO 10993 را برآورده می کنند.
7.3 صنعت انرژی هسته ای
دریچههای سوزنی درجه{0} هستهای باید استاندارد RCC-M را داشته باشند، با پایداری تابش مواد بدنه شیر بیشتر یا برابر با 10^7Gy. سیستم اسپری مهاری یک نیروگاه هسته ای خاص از دریچه های سوزنی فولاد ضد زنگ 304 لیتری استفاده می کند و پس از ارزیابی عمر 40 ساله، تخریب عملکرد مواد در اثر تابش نوترون کمتر یا مساوی 5 درصد است.
هشتم. درخت تصمیم انتخاب
انتخاب تجزیه و تحلیل رسانه:پارامترهایی مانند خورندگی، دما و اندازه ذرات را تعیین کنید.
محاسبه فشار:درجه PN را بر اساس حداکثر فشار کاری سیستم انتخاب کنید.
تایید دما:محدوده دمای کاری بدنه شیر/مواد آب بندی را مطابقت دهید.
تقاضای جریان:تعیین کنید که از یک شیر تنظیم کننده یا خاموش- استفاده کنید.
روش اتصال:بر اساس قطر لوله و فشار، رزوه، فرول یا جوش را انتخاب کنید.
استانداردهای صنعتی:رعایت استانداردهای ویژه در زمینه هایی مانند نفت و گاز و انرژی هسته ای.
ارزیابی اقتصادی:بهینه سازی هزینه های تدارکات با فرض برآوردن الزامات عملکرد.
نتیجه گیری
انتخاب شیرهای سوزنی رزوهدار فولاد ضد زنگ یک پروژه سیستماتیک است که نیازمند در نظر گرفتن جامع ویژگیهای متوسط، فشار و دما، دقت کنترل و سایر پارامترهای اصلی است. از طریق انتخاب علمی و تعمیر و نگهداری استاندارد، یک شرکت شیمیایی معین نرخ خرابی شیر را از میانگین 12 بار در سال به 3 برابر کاهش داده است که به طور مستقیم هزینه های تعمیر و نگهداری را تا 47٪ کاهش می دهد. توصیه میشود که کاربران یک سیستم مدیریت چرخه عمر کامل برای دریچهها ایجاد کنند تا به مدیریت حلقه بسته از انتخاب و تهیه تا حذف و جایگزینی دست یابند.