18061659285
دليل اختيار صمام الكرة عالي الضغط: لماذا تُعد فئة الضغط مجرد البداية
يمكن أن يقول طلبان لعروض الأسعار كلاهما صمام كروي "6 بوصات، من الفئة 900" ومع ذلك، لا تزال تصف تطبيقات مختلفة تمامًا.
يمكن استخدام صمام واحد لعزل الغاز الجاف عند درجة حرارة الغرفة. بينما يمكن استخدام صمام آخر للتعامل مع الهيدروكربونات الساخنة، أو الجزيئات الكاشطة، أو الغاز الحامض، أو فرق الضغط العالي، أو الإغلاق الطارئ السريع. يُعدّ تصنيف الضغط مهمًا، ولكنه ليس المواصفات الكاملة للصمام.
لـ صمام كروي عالي الضغطينبغي أن يبدأ الاختيار من ظروف التشغيل الفعلية. يجب مراجعة فئة الضغط، ودرجة الحرارة، والوسط، وبنية الصمام، والمواد، والمقاعد، والأختام، ونوع التجويف، ووصلة النهاية، وتخفيف ضغط التجويف، وعزم التشغيل، ومتطلبات الفحص معًا.
أ صمام كروي من الفئة 900 لا يعني ذلك أن الصمام مصمم لتحمل ضغط يصل إلى 900 رطل لكل بوصة مربعة فقط. فئة الضغط وفقًا لمعايير ASME هي تصنيف تصنيفي. يعتمد الضغط المسموح به على مادة جسم الصمام ودرجة الحرارة وتصنيف الضغط ودرجة الحرارة المطبق.
عادة ما يتم تحديد الحد النهائي للصمام من خلال المكون أو المادة الأكثر تقييدًا في المجموعة الكاملة، وليس من خلال فئة الضغط وحدها.
ماذا يعني "الضغط العالي" بالنسبة للصمامات الكروية؟
على المدى صمام كروي عالي الضغط يُستخدم بطرق مختلفة في صناعة الصمامات.
في تطبيقات خطوط الأنابيب والعمليات الصناعية، يُشير هذا المصطلح غالبًا إلى صمامات كروية من فئات ASME 600، 900، 1500، أو 2500. أما في الأنظمة الهيدروليكية أو أنظمة القياس، فقد تُصنّف صمامات الضغط العالي مباشرةً بوحدة PSI أو بار. وفي تطبيقات رؤوس الآبار أو المعدات الخاصة، قد يتبع نظام التصنيف إطارًا مختلفًا لمعايير المنتج.
تركز هذه المقالة على صمامات الكرة الخاصة بخطوط الأنابيب الصناعية وعمليات التصنيع، وخاصةً صمامات كروية من الفولاذ المطروق و صمامات كروية مثبتة على محور دوران يستخدم في قطاعات النفط والغاز، والبتروكيماويات، والغاز الطبيعي المسال، وتوليد الطاقة، والخدمات الصناعية الشاقة.
قبل مقارنة عرضين، يجب توضيح نظام التصنيف، وحجم الصمام، ووصلة النهاية، ومادة جسم الصمام، ومعيار التصميم المطبق. صمام خط أنابيب ذو حواف من الفئة 900، وصمام كروي هيدروليكي بضغط 6000 رطل لكل بوصة مربعة، وصمام يحمل علامة 900 WOG، لا تنتمي إلى نفس فئة المنتج.
ينبغي مراجعة الفصل الدراسي مع مراعاة درجة الحرارة والمواد
لا يكون لفئة الضغط معنى إلا عند مراجعتها جنبًا إلى جنب مع درجة الحرارة والمادة.
قد يكون لنفس فئة الصمام ضغوط تشغيل مسموح بها مختلفة عند درجات حرارة مختلفة. ومع ارتفاع درجة الحرارة، قد ينخفض الضغط المسموح به لمادة جسم الصمام. كما أن مواد المقعد، وأختام الجسم، والحلقات الدائرية، وحشوة ساق الصمام قد تُؤدي إلى حدود تشغيل أقل من تصنيف الضغط لجسم الصمام.
بالنسبة لصمام كروي ذي حواف عالية الضغط، يجب مراجعة جسم الصمام، والحواف، والمسامير، والحشية، والمقاعد، ونظام منع التسرب كوحدة متكاملة. قد يكون للصمام جسم قوي مصنوع من الفولاذ المطروق، ولكن قد يتأثر حد الخدمة الفعلي بمادة المقعد، ونوع المطاط المستخدم، وتصميم الحشوة، أو فئة التسرب المطلوبة.
عنوان المنتج مثل صمام كروي عالي الضغط من الفئة 900 لذا، لا يكفي ذلك للاختيار النهائي. يجب التأكد من أساس الضغط ودرجة الحرارة للمادة الدقيقة وتركيبة المقعد/المانع للتسرب قبل الإنتاج.
مثال: نفس الفئة 900، تصميمات صمامات مختلفة
يمكن تحديد صمامين على النحو التالي: صمامات كروية من الفئة 900 مقاس 6 بوصاتلكن التصميم النهائي قد يكون مختلفاً تماماً.
قد يسمح خط غاز نظيف وجاف عند درجة حرارة الغرفة باستخدام صمام كروي ذي مقعد مرن مثبت على محور دوران، مصنوع من مواد قياسية وبتصميم إحكام تقليدي. أما خط الهيدروكربونات الساخن الذي يحتوي على جزيئات كاشطة، أو ضغط تفاضلي عالٍ، أو يتطلب إيقاف تشغيل طارئ، فقد يتطلب مواد مختلفة للمقعد، وحشوة محمية، وتخفيف ضغط التجويف، وعزم دوران أعلى للمشغل، وخطة فحص أكثر صرامة.
ولهذا السبب يجب التعامل مع فئة الضغط كنقطة انطلاق، وليس كمواصفات كاملة للصمام.
صمام كروي عائم أم صمام كروي مثبت على محور؟
لا يعني الضغط العالي بالضرورة أن كل صمام كروي يجب أن يكون مثبتًا على محور دوران.
بالنسبة للأحجام الأصغر والخدمة النظيفة، قد يظل تصميم الكرة العائمة مناسبًا إذا كانت تصنيفات الضغط ودرجة الحرارة الموثقة وعزم الدوران التشغيلي وأداء المقعد تلبي متطلبات الخدمة.
مع ازدياد حجم الصمام وفرق الضغط، صمام كروي مثبت على محور دوران غالباً ما يكون هذا التصميم أكثر عملية. تُدعم الكرة بواسطة محاور ارتكاز، وتُصمم المقاعد بحيث تتحرك باتجاه الكرة. يساعد هذا في تقليل الحمل الجانبي الزائد على المقعد السفلي، ويوفر عزم دوران تشغيل أكثر استقراراً تحت ضغط تفاضلي أعلى.
بالنسبة لعزل خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي، ونقل الغاز، وخدمات النفط والغاز، وتطبيقات العمليات الحرجة، يتم مراجعة صمامات الكرة المثبتة على محور دوران بشكل شائع لأنها توفر دعمًا ميكانيكيًا أقوى وتشغيلًا أكثر قابلية للتنبؤ في ظل ظروف الخدمة الصعبة.
ينبغي اختيار الهيكل وفقًا لحجم الصمام، وفئة الضغط، وأقصى فرق ضغط، ومتطلبات العزل، وطريقة التشغيل، وليس فئة الضغط وحدها.
مواد الهيكل والتشطيبات والتثبيت مهمة
يُستخدم الجسم المطروق بشكل شائع في التطبيقات التي تتطلب ضغطًا عاليًا، ولكن "الفولاذ المطروق" ليس نهاية مراجعة المواد.
يجب أن تتوافق درجة المادة المحددة، والمعالجة الحرارية، ومتطلبات المتانة، ومقاومة التآكل، ومادة التشطيب، ومتطلبات التثبيت والفحص مع الوسط ودرجة الحرارة والبيئة الخارجية.
قد تتطلب الخدمة في درجات الحرارة المنخفضة استخدام مواد خاضعة لاختبارات مقاومة الصدمات. وقد تتطلب الخدمة في البيئات الحمضية استخدام مواد خاضعة للرقابة وفقًا لمعيار NACE MR0175 / ISO 15156. وقد تؤدي السوائل المحتوية على الكلوريد، والتعرض لمياه البحر، والبيئات البحرية، أو المواد الكيميائية القوية إلى اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ، أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، أو سبائك النيكل، أو غيرها من المواد المقاومة للتآكل.
تُعدّ الخدمة التي تتطلب مواد كاشطة عاملاً مهماً آخر. فالرمل، أو جزيئات المحفز الدقيقة، أو غيرها من المواد الصلبة العالقة، قد تؤثر على الكرة، والمقعد، وأسطح منع التسرب. في هذه الحالة، قد يلزم استخدام مواد تغطية صلبة، أو طلاء، أو تصميم مقعد معدني، أو مواد تشطيب خاصة.
بالنسبة لصمامات الكرة الفولاذية المطروقة عالية الضغط الحرجة، قد يلزم الاتفاق على شهادات اختبار المواد وسجلات PMI وفحوصات الصلابة والفحص غير المدمر قبل الإنتاج.
يجب أن يتوافق نظام المقعد ونظام منع التسرب مع الخدمة
لا يتطلب الضغط العالي بالضرورة صمام كروي ذو مقعد معدني.
قد يوفر صمام كروي ذو مقعد مرن أداءً ممتازًا في إغلاق السوائل النظيفة عندما يبقى الضغط ودرجة الحرارة وفرق الضغط ضمن الحدود المسموح بها لمادة المقعد المختارة. ويمكن مراجعة مواد مثل PTFE وRPTFE وPEEK وDevlon وغيرها من البوليمرات الهندسية حسب التطبيق.
أ صمام كروي ذو مقعد معدني تزداد أهمية هذا الأمر عندما يتعرض الصمام لدرجات حرارة عالية، أو جزيئات كاشطة، أو ظروف تشغيل قاسية، أو دورات تشغيل متكررة، أو ظروف قد تُلحق الضرر بمقعد البوليمر. مع ذلك، يجب دائمًا ربط تصميم المقعد المعدني بمعيار محدد لقبول التسرب. ولا ينبغي افتراض أنه يوفر نفس أداء الإغلاق الذي توفره جميع تصاميم المقاعد المرنة.
تتطلب موانع التسرب في جسم الصمام، وحشوات ساق الصمام، والمطاطات الصناعية عناية خاصة. قد تتطلب خدمة الغاز مقاومةً لانخفاض ضغط الغاز السريع. كما أن الخدمة في درجات حرارة منخفضة أو مرتفعة قد تحدّ من نطاق استخدام مواد منع التسرب الشائعة.
بالنسبة لتطبيقات الضغط العالي، يجب اختيار المقعد ونظام منع التسرب وفقًا لحالة الخدمة الكاملة، وليس فقط فئة الضغط.
نوع التجويف، وصلة النهاية، وتخفيف ضغط التجويف
يُحدد القطر الكامل عادةً عندما يكون من الضروري تنظيف خط الأنابيب باستخدام مِكْبِط، أو عندما يجب تقليل مقاومة التدفق إلى أدنى حد، أو عندما يحد المشروع من انخفاض الضغط. مع ذلك، يجب التأكد من الحد الأدنى المطلوب للقطر من رسم الصمام وبيانات المشروع. كامل القوة أو منفذ كامل ليست بديلاً للأبعاد.
يمكن أن يؤدي تقليل قطر التجويف إلى تقليل حجم الصمام ووزنه وعزم التشغيل، شريطة أن يكون انخفاض الضغط الناتج مقبولاً. بالنسبة لصمامات الكرة عالية الضغط التي تعمل بالتشغيل الآلي، قد يقلل تقليل قطر التجويف أيضًا من متطلبات المشغل أو علبة التروس. ينبغي أن يستند القرار إلى تصميم الأنابيب والعملية، وليس إلى خيار افتراضي من الكتالوج.
تُعدّ وصلات الأطراف نقطةً أساسيةً أخرى. يجب تحديد أطراف الفلنجات RF وRTJ وفقًا لمعيار الفلنجات الخاص بالمشروع، وتشطيب السطح، ومتطلبات الفلنجات المتوافقة. يمكن أن تُقلّل أطراف اللحام التناكبي من عدد وصلات الفلنجات، ولكن يجب التأكد من أبعاد طرف اللحام، وتوافق المواد، وإجراءات اللحام في الموقع، ومتطلبات المعالجة الحرارية قبل الإنتاج.
بالنسبة للصمامات الكروية المثبتة على محور ارتكاز، ينبغي أيضًا مراجعة آلية تخفيف الضغط في تجويف جسم الصمام. قد يؤدي إغلاق الصمام الكروي ذي المقعدين إلى احتجاز السائل في تجويف جسمه. إذا ارتفعت درجة حرارة السائل المحتجز أو تغيرت حالته، فقد يرتفع ضغط التجويف حتى في حال عدم زيادة ضغط الخط.
يجب تحديد ترتيب المقعد، واتجاه الضغط، ونظام تخفيف الضغط التلقائي، وأي جهاز تخفيف ضغط خارجي بوضوح عند الحاجة. ولا ينبغي افتراض وظائف DBB وDIB من اسم المنتج فقط.
عزم دوران المشغل والمشغل
بالنسبة لصمامات الكرة ذات الضغط العالي، فإن طريقة التشغيل ليست مجرد مسألة اختيار ذراع أو علبة تروس أو مشغل هوائي أو مشغل هيدروليكي أو مشغل كهربائي.
يعتمد عزم الدوران اللازم لتشغيل الصمام على حجمه، وفئة الضغط، وتصميم مقعده، ونوع السائل، ودرجة الحرارة، وأقصى فرق ضغط. ولا يُعد اختبار الفتح والإغلاق الذي يُجرى في ورشة عمل عند فرق ضغط صفري دليلاً على قدرة الصمام على العمل في ظروف إغلاق الضغط الكامل.
بالنسبة للصمامات المُشغَّلة، يجب أن يستند تحديد حجم المُشغِّل إلى عزم الدوران اللازم للفصل، وعزم الدوران أثناء التشغيل، وعزم الدوران في نهاية الشوط تحت ضغط ودرجة حرارة تفاضلية محددة. كما يجب مراعاة عامل الأمان، والحد الأدنى المتاح لضغط الهواء أو الضغط الهيدروليكي، ومصدر الطاقة، ووضع العطل، ووقت الإغلاق المطلوب، ومتطلبات المناطق الخطرة، وملحقات التحكم.
يختلف ضغط العملية عن ضغط تغذية المشغل. ويحدد فرق ضغط العملية عزم دوران الصمام، بينما يحدد ضغط تغذية المشغل مقدار عزم الدوران الناتج الذي يمكن أن يوفره المشغل.
بالنسبة لأنظمة الإغلاق الطارئ أو أنظمة الإغلاق السريع، يجب مراجعة وقت الإغلاق بعناية. قد يُغلق صمام ربع دورة بسرعة كافية لإحداث ارتفاع مفاجئ وغير مقبول في الضغط إذا لم يتم تنسيق وقت الإغلاق ومنطق التحكم مع نظام خط الأنابيب.
الاختبار والفحص والتوثيق
بالنسبة لصمامات الكرة ذات الضغط العالي، يجب الاتفاق على خطة الفحص قبل طلب المواد.
ينبغي أن يحدد المشروع المعيار المطبق، ووسط الاختبار، وضغط الاختبار، ومدة الاختبار، واتجاه الضغط، ومعيار قبول التسرب، ونقاط المراقبة، والوثائق النهائية.
بحسب التطبيق، قد تتضمن حزمة الوثائق ورقة البيانات المعتمدة، ورسم الترتيب العام، وقائمة المواد، وشهادات اختبار المواد، وسجلات PMI، وسجلات اختبار الصلابة، وتقارير NDE، وتقرير اختبار الغلاف، وتقرير اختبار المقعد، وتقرير اختبار الغاز، وسجل اختبار عزم الدوران، وسجل فحص الطلاء، وتقرير الفحص النهائي.
قد يُشار إلى معايير API 6D أو API 598 أو ISO 5208 أو ASME B16.34 أو متطلبات خاصة بالمشروع، وذلك حسب نوع الصمام وتطبيقه. يجب توضيح المعيار المعتمد ومعايير القبول بوضوح في أمر الشراء.
إذا كان استخدام معيار API 6D مطلوبًا، فينبغي أيضًا توضيح ما إذا كان المشروع يتطلب الامتثال لبنود التصميم والاختبار المحددة في معيار API 6D، أو استخدام منتج مرخص بموجب برنامج API Monogram. بيان مثل: "مصمم وفقًا لمعيار API 6D" لا يُعد ذلك مماثلاً لتوريد صمام مرخص من قبل API Monogram.
قائمة التحقق من طلب عرض أسعار صمام كروي عالي الضغط
- حجم الصمام وفئة الضغط
- الوسط، الطور، المواد الصلبة وأي حالة من حالات كبريتيد الهيدروجين
- ضغط التصميم ودرجة حرارة التصميم
- أقصى فرق ضغط
- هيكل عائم أو مثبت على محور دوران
- متطلبات التجويف الكامل أو التجويف المخفض
- مواد الهيكل، والزخارف، والمقعد، والمانع للتسرب، والمسامير
- وصلة طرفية بترددات الراديو، أو وصلة طرفية بترددات الراديو، أو وصلة طرفية ملحومة.
- ترتيب مقعد SPE/DPE أو متطلبات DBB/DIB، إن وجدت
- التشغيل اليدوي، أو التشغيل بالتروس، أو التشغيل الهوائي، أو التشغيل الهيدروليكي، أو التشغيل الكهربائي
- متطلبات التصميم المعمول بها، ومقاومة الحريق، وانبعاثات الغازات المتسربة، واختبار الضغط.
- المستندات المطلوبة، ومستوى التفتيش، ونقاط شهادة الطرف الثالث
في حال عدم توفر بعض المعلومات، يمكن مراجعة حالة الخدمة أولاً. بعد ذلك، يمكن تأكيد التكوين النهائي للصمام من خلال عملية الموافقة على ورقة البيانات والرسومات.
حلول صمامات كروية عالية الضغط من SLVCN
توفر شركة SLVCN حلول صمامات كروية عالية الضغط لتطبيقات النفط والغاز والبتروكيماويات والغاز الطبيعي المسال وتوليد الطاقة وخطوط الأنابيب الصناعية الشديدة.
تشمل فئات المنتجات المتاحة ما يلي: صمامات كروية من الفولاذ المطروق، صمامات كروية مثبتة على محور دوران، صمامات كروية عائمة، صمامات كروية ملحومة بالكامل، صمامات كروية ذات مدخل علوي، صمامات كروية DBB، صمامات كروية ذات مقعد معدني، صمامات كروية مبردة و صمامات كروية عالية الحرارة.
يمكن تهيئة فئات المنتجات هذه بتصميم كامل التجويف أو مخفض التجويف، وبنية ذات مقعد ناعم أو مقعد معدني، ونهايات ذات حواف RF / RTJ، ونهايات ملحومة طرفية، وتشغيل بالتروس، وتشغيل هوائي، وتشغيل هيدروليكي أو تشغيل كهربائي وفقًا لمتطلبات المشروع.
بالنسبة لتطبيقات المشاريع، يمكن لشركة SLVCN مراجعة ظروف الخدمة والتوصية بتكوينات الصمامات المناسبة بناءً على فئة الضغط ودرجة الحرارة والوسط والمادة وتصميم المقعد ونوع التجويف ووصلة النهاية وطريقة التشغيل ومتطلبات التوثيق.
الهدف ليس فقط اختيار صمام عالي الضغط، ولكن اختيار صمام يتناسب مع ظروف التشغيل الفعلية ويمكن التحقق منه من خلال الرسومات وسجلات الاختبار والتفتيش.
الأسئلة الشائعة
ج: لا. الفئة 900 هي تصنيف لفئة الضغط. يعتمد الضغط المسموح به على مجموعة المواد ودرجة الحرارة وتصنيف الضغط ودرجة الحرارة المطبق.
ج: لا. يتم اختيار تصميم المحور المثبت بشكل شائع مع زيادة الحجم وفرق الضغط، ولكن قد تستخدم بعض صمامات الكرة ذات الضغط العالي الأصغر حجمًا هيكل الكرة العائمة إذا كان التصنيف الموثق وأداء عزم الدوران يفي بمتطلبات الخدمة.
ج: لا. يعتمد اختيار المقعد على درجة الحرارة، ونظافة السائل، والمواد الصلبة، والتآكل، وتواتر التشغيل، ومتطلبات منع التسريب. قد يكون المقعد الناعم ذو الجودة العالية مناسبًا للاستخدام في بيئة نظيفة ذات ضغط عالٍ.
ج: لا. هذه العلامات تنتمي إلى أنظمة تصنيف وفئات منتجات مختلفة. يجب التأكد من المعيار الحاكم والمادة وأساس درجة الحرارة ونوع وصلة النهاية قبل المقارنة.
ج: أكثر التفاصيل المفقودة شيوعاً هي درجة حرارة التصميم، وأقصى فرق ضغط، وتركيب الوسط، ومتطلبات المقعد والتسريب، واتجاه تخفيف ضغط التجويف، ومتطلبات المشغل، ومعيار الاختبار أو التوثيق الدقيق.