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      特殊流體介質以及特殊工況閥門的選型

      特殊流體介質以及特殊工況閥門的選型

      應用于加工工業中的大多數流體介質涉及不同腐蝕性級別的油氣流。這些包括介質流在內的流動工況被認為要么是干凈的、要么是污穢的、要么是磨損的(泥漿工況中),其區別主要在于導致閥門堵塞或腐蝕破壞的固體懸浮顆粒的數量和類型。除此之外,含有硫和其他混合物的介質流在與高溫結合時將有助于形成腐蝕環境。對于這樣的介質流需通過認真選擇材料來保持閥門具有足夠的使用壽命。美國威盾VTON工程師繼續研究和開發材料來解決這些問題。

      參考國際閥門的綜合性品牌美國威盾VTON的產品,結合產品特征和選型來分析下特種閥門的選型:

          ⑴煉油加氫裂化、焦化裝置專用閥

          煉油延遲焦化裝置是將減壓渣油經深度熱裂化生成氣體、輕質餾分油及焦炭的加工過程,是煉油廠提高輕質油收率和生產石油焦的重要手段。其工藝分為焦化和除焦兩部分。焦化為連續生產,除焦為間斷式生產。加熱爐和焦炭塔的進出口用四通閥連接。四通閥是切換加熱爐進入焦炭塔的重要通道。它屬于特殊閥門,用于高溫場合,其質量的好壞直接影響到裝置的生產能力,國內無論新設計還是舊裝置大都采用進口四通旋塞閥,但價格昂貴。而國產四通閥,一般存在結構不合理,質量不穩定,易發生故障的問題。

          煉油廠加氫裂化是主要的原油煉制工藝之一。由于加氫裂化裝置在高溫高壓下操作,介質為易燃易爆的氫氣和烴類,工況特殊,所以密封必須可靠。因此對閥門的設計和結構提出了較高的要求。目前國內大部分選用不銹鋼鍥式閘閥及直流式截止閥。

          ⑵油氣專用閥

          為了實現對油氣流的控制,油氣專用閥應具備以下基本性能:密封性,耐壓強度,安全性,可調節性,流體通流性及開關靈活性。對于高壓、易燃、易爆的油氣介質,首先要解決密封性,要考慮油氣專用閥特殊工況要求。

          在含硫化氫及二氧化碳氣體的濕天然氣中,對閥體材質提出了特殊要求;

          在井口裝置及集輸系統中存在著鹵水、殘酸及其他腐蝕介質,對閥體材料的選擇及防腐要求;

          粉塵及固體顆粒加快了閥門關閉件的沖刷、磨損。使密封副很快失效;比如美國威盾VTON進口球閥,硬密封耐磨球閥,進口陶瓷球閥。

          在高原、沙漠及高寒地區的室外,閥門材料的低溫脆變,彎曲變形等;

          用于長距離輸送管道上的油氣專用閥,要求與管道同等壽命,幾十年不換。比如美國威盾VTON進口焊接球閥

          所有這些都說明油氣專用閥有別于普通閥門,在惡劣條件下要具有高可靠性,滿足高強度和不泄漏的要求。

          ⑶含氯工況

          含氯工況閥門的選用應該參照美國氯氣學會編寫的《干氯氣管道系統》。

          含氯氣或液氯的工況是高腐蝕工況,特別是這種工況中含有水。氯與水混合形成的HCI(鹽酸)將會腐蝕閥體和內件。由于氯具有高的熱膨脹系數,如果液氯封存于閥門中腔,將導致閥門中腔的壓力高速增加。使用于這種工況的閥門應該具有一種可靠的中腔泄壓功能。

          ⑷冷凍(低溫)工況

          雖然用于低溫工況的閥門基于ASME B16.34標準和API標準,但是這些閥門也帶有其他設計功能進而確保其在低溫工況中具有一定的可靠操作。這樣的閥門也可能包含閥蓋延長設計既延長填料和操作機構與低溫流體的距離,從而允許在一個較高的溫度上對閥桿填料進行操作及確保在使用中閥門操作裝置不會被冰凍住。MISS SP-134提供了包含閥蓋延長設計的一些細節。比如著名的美國威盾VTON進口低溫截止閥進口低溫止回閥進口低溫減壓閥進口低溫球閥、蝶閥、進口低溫安全閥,進口低溫調節閥,進口低溫電磁閥等。

          ⑸含氫氟酸工況

          用于氫氟酸工況中的閥門,應該僅僅局限于已經在使用中論證過的或著測試中能成功處理這種工況的閥門類型。通常不為固體物質堆積提供機會的閥門是首選的閥門類型。應由持有資格證書的技術人員進行氫氟酸處理操作,這些人嚴格控制上市的閥門。對于這些(典型的帶有特殊蒙乃爾內件或實心蒙乃爾內件的碳鋼閥門)的設計和材料要求及內部幾何體的細節是非常詳細的,這種閥門應該被設計為具有耐氫氟酸腐蝕的特殊結構。在含氫氟酸工況中,閥門的檢驗和試驗應高于典型的過程閥門所用的標準。

          ⑹含氫工況

          這種工況中使用的閥門相比于常規鑄造用品往往規定其具有很高鑄造質量。因為氫是一種極具滲透性的流體,壓力等級大于或等于600磅級的焊接連接閥門在使用中減少了潛在泄漏源。API941包含氫工況中材料的選擇和使用范圍。比如美國威盾VTON的進口高壓氫氣球閥,進口高壓截止閥等。

          ⑺含氧工況

          含氧工況中使用的閥門當適用時應該遵循美國壓縮燃氣協會標準CGA G4.42003《氧氣管道系統》。用于這種工況的閥門應該是完全脫脂的、干凈的和在干凈條件下安裝以及恰當的包裝和密封,因為油和脂在氧氣存在下是極易燃的。有關的指南在CGA G4.1氧工況的清洗設備中給出。安裝之前有必要進行適當的處理和儲存。

          適用于含氧工況的青銅或蒙乃爾閥體和內件材料,經常用來防止由于高能的機械碰撞產生的火花和著火。有特殊配制的硅基潤滑脂用于含氧工況中,因為在氧氣存在下標準烴潤滑油不應使用。

      比如,美國威盾VTON品牌有專門的進口氧氣蝶閥,進口氧氣球閥,進口氧氣調節閥,進口氧氣減壓閥。

          ⑻脈動或不穩定流動

          用于脈動或不穩定流動中的止回閥,其選用需給予特殊考慮,例如用于往復式壓縮機中的止回閥,可能會隨著流量的變化被快速打開和關閉,這可能會導致錘擊和閥門的損壞。關于脈動和不穩定流動中使用的閥門類型可能會存在不同的意見,但是通常蝶型止回閥、斜盤式止回閥和軸流式止回閥被推薦用于脈動或不穩定流動。

          ⑼含酸工況(濕H2S工況)

          含酸工況中閥門材料使用應該服從NACEMR0103標準。這個針對下游烴加工工業的標準限制了所有鋼的硬度;要求奧氏體鋼固熔退火;禁止承壓件(包括閥桿)使用某些材料;以及對螺栓連接、焊接閥門等提出了特殊的要求。

          應該注意在NACE MR0103中用戶的責任,其規定用戶應詳細的說明是否將螺栓暴露于含H2S環境中。除非用戶已有規定,否則未在閥門內部的螺栓如閥蓋連接螺栓往往服從產品標準,含硫工況未包括如此標準中。如果螺栓連接用材料沒有直接承受過程流體,那么閥體-閥蓋栓接不需要滿足NACE的要求。如果含硫油品的任何硫泄漏不能排除或蒸發(例如隔斷閥門),那么螺栓連接應該服從NACE標準。

          如果NACE允許的材料被認為是不需要的,那么螺栓連接材料應該關于特殊關注。這種強加的硬度要求將會導致強度的減少。閥蓋連接螺栓的強度將減小可能不適合于按標準栓接材料的相同的設計條件。

          ⑽黏性或固化工況

          用于黏性或固化工況中的閥門,例如液態硫或重油,為使閥門具有可操作性,經常需要蒸汽伴熱或蒸汽套管來維持足夠的操作溫度。因為止回閥的滯后反應會引起操作問題,對其應給予特別關注。

       

       


       
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