Qual è la differenza tra una valvola a globo con coperchio con tenuta a pressione e una valvola a globo con coperchio imbullonato in termini di requisiti di materiale e valori di pressione?

La differenza fondamentale è semplice: a coperchio a tenuta di pressione Valvola a globo è progettato per servizi ad alta pressione e alta temperatura (tipicamente ASME Classe 600 e superiore), dove la pressione interna migliora effettivamente la tenuta, mentre un valvola a globo sul cofano imbullonato è adatto per condizioni di servizio moderate (classe da 150 a 600) e si basa sul carico esterno del bullone per mantenere l'integrità del giunto. I requisiti dei materiali differiscono in modo significativo tra i due progetti, a causa dei valori di pressione, del ciclo termico e dello stress meccanico.

Come funziona ogni design del cofano

Nell'a valvola a globo sul cofano imbullonato , il coperchio è fissato al corpo valvola mediante una serie di prigionieri e dadi, con una guarnizione compressa tra le due facce flangiate. La forza di tenuta dipende interamente dal precarico del bullone. All'aumentare della pressione o della temperatura, la guarnizione potrebbe allentarsi o spostarsi, richiedendo un serraggio periodico.

Nell'a coperchio a tenuta di pressione Globe Valve , il coperchio viene inserito nel corpo dall'alto e trattenuto in posizione da un anello di ritenzione. Tra il coperchio e il corpo è posizionato un anello di tenuta a forma di cuneo autoenergizzante. Quando la pressione interna aumenta, spinge il coperchio verso l'alto, forzando l'anello di tenuta più stretto contro il foro del corpo, ovvero una pressione più elevata produce una tenuta migliore , non uno più debole.

Confronto della valutazione della pressione

La valutazione della pressione è il fattore più determinante nella scelta tra questi due tipi di cofano. La tabella seguente riassume la copertura tipica della classe di pressione ASME per ciascun progetto:

Per le principali linee di vapore delle centrali elettriche in funzione Classe 1500 o Classe 2500 , le valvole a globo con coperchio a tenuta di pressione sono essenzialmente l'unica scelta pratica. I progetti di cofani imbullonati in queste classi richiederebbero flange e gruppi di bulloni poco pratici e grandi e pesanti.

Requisiti dei materiali per le valvole a globo con coperchio imbullonato

Poiché le valvole a globo con coperchio imbullonato funzionano a pressioni e temperature inferiori, è accettabile una gamma più ampia di materiali per corpo e coperchio:

• Acciaio al carbonio fuso (ASTM A216 WCB): La scelta più comune per servizi generali fino a 425°C e Classe 300/600. Conveniente e ampiamente disponibile.
• Ghisa (ASTM A126 Classe B): Utilizzato in acqua a bassa pressione, HVAC e servizi di pubblica utilità non critici di Classe 125/250. Non adatto allo shock termico.
• Acciaio inossidabile (ASTM A351 CF8M / CF3M): Selezionato per servizi corrosivi come lavorazioni chimiche o offshore, applicabile nelle classi da 150 a 600.
• Bronzo / Ottone (ASTM B61/B62): Comune per servizi di acqua e vapore a bassa pressione di piccolo diametro (≤2") nelle utenze degli edifici.
• Materiale della guarnizione: Le guarnizioni in acciaio inossidabile/grafite avvolte a spirale o riempite di PTFE sono standard. La scelta della guarnizione è fondamentale, poiché è l'elemento di tenuta principale.

Il materiale del prigioniero è tipicamente ASTM A193 B7 (acciaio legato al cromo-molibdeno) con A194 2H dadi esagonali pesanti: una coppia che fornisce una forza di serraggio sufficiente per il servizio di Classe 150–600.

Requisiti dei materiali per le valvole a globo con coperchio con tenuta a pressione

Le valvole a globo con coperchio a tenuta di pressione devono affrontare condizioni meccaniche e termiche molto più impegnative e la selezione dei materiali deve riflettere questo:

• Corpo e coperchio - Acciaio forgiato (ASTM A105 / A182 F11 / F22): I pezzi fucinati sono preferiti rispetto alle fusioni ad alte pressioni grazie alla struttura dei grani e alla resistenza meccanica superiori. F11 (1,25Cr-0,5Mo) e F22 (2,25Cr-1Mo) sono le scelte standard per il servizio con vapore ad alta temperatura superiore a 500°C.
• Corpo e coperchio - Acciaio legato per temperature ultra elevate (ASTM A182 F91): Per le centrali elettriche avanzate che funzionano a temperature superiori a 565°C (1050°F), F91 (9Cr-1Mo-V) è specificato. Offre una resistenza al creep di gran lunga superiore a F22.
• Materiale dell'anello di tenuta: L'anello di tenuta a pressione è tipicamente costituito da ferro dolce, acciaio a basso tenore di carbonio o acciaio inossidabile . Deve essere più morbido del foro del corpo per deformarsi e adattarsi correttamente senza irritarsi. Gli anelli in acciaio inossidabile vengono utilizzati quando la corrosione è un problema.
• Materiale del rivestimento (sede e disco): Il rivestimento duro in stellite (cobalto-cromo) è standard per il trim della valvola a globo ad alta pressione e alta temperatura per resistere all'erosione e alla trafilatura in condizioni di strozzamento.
• Anello di ritenzione: Deve resistere all'intera pressione del sistema trasferita dal cofano. Tipicamente fabbricato con la stessa lega di acciaio del corpo (ad esempio F11, F22 o F91).

Un punto critico: perché il design della tenuta a pressione elimina la necessità di una grande flangia imbullonata , il peso complessivo della valvola e lo spessore della parete del corpo possono essere ridotti rispetto a un design del coperchio imbullonato equivalente di Classe 900 e superiore, nonostante la gestione di pressioni più elevate.

Confronto affiancato di materiali e design

Considerazioni sulla manutenzione e sul servizio

Dal punto di vista della manutenzione, valvola a globo sul cofano imbullonatos offer a significant advantage nell'accessibilità. Se un giunto del cofano inizia a perdere, un operatore può spesso serrare nuovamente i prigionieri mentre la linea è in servizio (entro limiti di sicurezza). La sostituzione della guarnizione è semplice e non richiede attrezzi speciali.

Le valvole a globo con coperchio con tenuta a pressione richiedono che la linea venga depressurizzata e raffreddata prima che l'anello di ritenzione possa essere rimosso e l'anello di tenuta ispezionato o sostituito. Tuttavia, nei sistemi a vapore ad alta pressione, questo tipo di manutenzione è già programmato come parte degli arresti programmati ridotta frequenza di guasti alle guarnizioni più che compensa la procedura più complicata.

Una nota pratica: quando si rimonta una valvola a globo con coperchio a tenuta di pressione, l'anello di tenuta deve essere sempre sostituito con uno nuovo . Il riutilizzo di un anello di tenuta deformato è un errore comune sul campo che porta a perdite immediate dopo la pressurizzazione.

Quale design dovresti selezionare?

Utilizzare quanto segue come guida pratica:

• Scegli un valvola a globo sul cofano imbullonato per servizi industriali generali della Classe 150–600, dove il mezzo è acqua, vapore, olio o prodotti chimici non aggressivi e dove la facilità di manutenzione è una priorità.
• Scegli un coperchio a tenuta di pressione Globe Valve per la Classe 900 e superiore, in particolare nei servizi di vapore principale della produzione di energia, alimentazione di caldaie e iniezione di gas ad alta pressione in cui le perdite sono inaccettabili e le temperature superano i 450°C.
• Se il budget è un vincolo e il servizio è di Classe 600, un design del cappello imbullonato con una guarnizione ring-joint (RTJ) e un materiale per prigionieri adeguato è un'alternativa economicamente vantaggiosa, ma verifica che il rilassamento del bullone durante il ciclo termico sia accettabile per la tua applicazione specifica.
• Abbinare sempre il materiale del corpo al servizio: Acciaio forgiato F91 per vapore ultrasupercritico; F22 per vapore standard ad alta pressione; Fusione di acciaio inossidabile CF8M per servizi chimici corrosivi nei modelli con coperchio imbullonato.

Comprendere l'interazione tra design del coperchio, qualità del materiale e classe di pressione è essenziale per specificare una valvola a globo che offra affidabilità a lungo termine. Il design della tenuta a pressione non è semplicemente una versione "più resistente" del coperchio imbullonato: è un approccio ingegneristico fondamentalmente diverso, realizzato appositamente per i servizi più esigenti nelle moderne infrastrutture industriali.