Come scegliere i materiali delle valvole in condizioni di alta temperatura

Nel sistema di trasporto dei fluidi, ilValvola ad alta temperaturaÈ un componente di controllo indispensabile, che svolge principalmente le funzioni di regolazione, deviazione, antiriflusso, intercettazione e deviazione. La valvola è ampiamente utilizzata in ambito industriale e civile. La valvola per alte temperature è un tipo di valvola comunemente utilizzato. Le sue proprietà specifiche sono le seguenti: buone prestazioni di tempra, possibilità di tempra profonda; buona saldabilità; buon assorbimento degli urti, difficile da danneggiare con violenza; la fragilità da rinvenimento tende ad essere inferiore e così via. Esistono relativamente molti tipi di valvole per alte temperature. Le più comuni sono le valvole per alte temperature.Valvole a farfalla, alta temperaturaValvole a sfera, filtri ad alta temperatura e alta temperaturaValvole a saracinesca.

 

Quali sono i tipi di valvole ad alta temperatura?

Le valvole ad alta temperatura includono valvole a saracinesca, valvole di intercettazione, valvole di ritegno, valvole a sfera, valvole a farfalla, valvole a spillo, valvole a farfalla e valvole riduttrici di pressione. Tra queste, le più comunemente utilizzate sono valvole a saracinesca, valvole a globo, valvole di ritegno, valvole a sfera e valvole a farfalla.

 

Quali sono le condizioni di lavoro delle valvole ad alta temperatura?

Le condizioni di lavoro ad alta temperatura includono principalmente temperature sub-alte, alte temperature Ⅰ, alte temperature Ⅱ, alte temperature Ⅲ, alte temperature Ⅳ e alte temperature Ⅴ, che saranno introdotte separatamente di seguito.

Industria

Temperatura inferiore all'alta

Per temperatura inferiore a quella massima si intende una temperatura di esercizio della valvola compresa tra 325 e 425 °C. Se il fluido è costituito da acqua e vapore, vengono utilizzati principalmente WCB, WCC, A105, WC6 e WC9. Se il fluido è un olio contenente zolfo, vengono utilizzati principalmente C5, CF8, CF3, CF8M, CF3M, ecc., resistenti alla corrosione da solfuri. Sono utilizzati principalmente in dispositivi atmosferici e di riduzione della pressione e in dispositivi di coking ritardato nelle raffinerie. Attualmente, le valvole in CF8, CF8M, CF3 e CF3M non vengono utilizzate per la resistenza alla corrosione di soluzioni acide, ma per prodotti petroliferi contenenti zolfo e oleodotti e gasdotti. In queste condizioni, la temperatura massima di esercizio di CF8, CF8M, CF3 e CF3M è di 450 °C. 

Alta temperatura Ⅰ

Quando la temperatura di esercizio della valvola è compresa tra 425 e 550 °C, si tratta di una classe I per alte temperature (denominata classe PI). Il materiale principale della valvola di grado PI è "acciaio al carbonio medio, cromo-nichel, terre rare, titanio, di alta qualità, resistente al calore, di grado I per alte temperature" con CF8 come forma base secondo lo standard ASTMA351. Poiché il grado PI è un nome specifico, qui è incluso il concetto di acciaio inossidabile per alte temperature (P). Pertanto, se il mezzo di lavoro è acqua o vapore, sebbene sia possibile utilizzare anche acciaio per alte temperature WC6 (t≤540 °C) o WC9 (t≤570 °C), mentre per i prodotti petroliferi contenenti zolfo è possibile utilizzare anche acciaio per alte temperature C5 (ZG1Cr5Mo), ma non possono essere definiti di classe PI in questo caso. 

Alta temperatura II

La temperatura di esercizio della valvola è di 550-650 °C ed è classificata come alta temperatura II (indicata come P II). La valvola ad alta temperatura di classe P II è utilizzata principalmente nei dispositivi di cracking catalitico del petrolio pesante delle raffinerie. È dotata di una valvola a saracinesca resistente all'usura con rivestimento ad alta temperatura, utilizzata nell'ugello a tre giri e in altri componenti. Il materiale principale della valvola di grado P II è "acciaio resistente al calore rinforzato con cromo nichel, titanio, tantalio e terre rare di grado II per alte temperature", con CF8 come forma base secondo lo standard ASTMA351. 

Alta temperatura III

La temperatura di esercizio della valvola è di 650 ~ 730 ℃ ed è classificata come alta temperatura III (denominata PⅢ). Le valvole ad alta temperatura di classe PⅢ sono utilizzate principalmente nelle grandi unità di cracking catalitico di petrolio pesante nelle raffinerie. Il materiale principale delle valvole ad alta temperatura di classe PⅢ è il CF8M basato su ASTMA351. 

Alta temperatura Ⅳ

La temperatura di esercizio della valvola è di 730 ~ 816 ℃ ed è classificata come IV per alte temperature (abbreviata in PIV). Il limite superiore della temperatura di esercizio della valvola PIV è di 816 ℃, poiché la temperatura massima prevista dallo standard ASMEB16134 per il grado di pressione-temperatura selezionato per la progettazione della valvola è di 816 ℃ (1500υ). Inoltre, una volta superati gli 816 °C, l'acciaio è prossimo a raggiungere la temperatura di forgiatura. In questa fase, il metallo si trova nella zona di deformazione plastica e presenta una buona plasticità, risultando difficile da sopportare elevate pressioni di esercizio e forze d'impatto, impedendone la deformazione. Il materiale principale della valvola P Ⅳ è CF8M, secondo lo standard ASTMA351, come forma base "acciaio resistente al calore rinforzato con cromo, nichel, molibdeno, terre rare, titanio e tantalio per alte temperature Ⅳ". Acciaio inossidabile resistente al calore F310 (incluso contenuto di C ≥0,1050%) e F310H conforme allo standard CK-20 e ASTMA182. 

Alta temperatura Ⅴ

La temperatura di esercizio della valvola è superiore a 816 °C, indicata come PⅤ. Le valvole ad alta temperatura PⅤ (per valvole di intercettazione, non valvole a farfalla di regolazione) devono adottare metodi di progettazione speciali, come il rivestimento isolante o il raffreddamento ad acqua o gas per garantire il normale funzionamento della valvola. Pertanto, il limite superiore della temperatura di esercizio della valvola ad alta temperatura di classe PⅤ non è specificato, poiché la temperatura di esercizio della valvola di controllo non è determinata solo dal materiale, ma da metodi di progettazione speciali, e il principio di base del metodo di progettazione è lo stesso. Le valvole ad alta temperatura di grado PⅤ possono scegliere materiali ragionevoli che possano soddisfare la valvola in base al suo mezzo di lavoro e alla pressione di esercizio e ai metodi di progettazione speciali. Nelle valvole ad alta temperatura di classe PⅤ, solitamente la valvola a battente o a farfalla della valvola a battente o a farfalla del condotto di scarico è solitamente selezionata tra leghe ad alta temperatura HK-30 e HK-40 secondo lo standard ASTMA297. Resistente alla corrosione, ma non in grado di sopportare urti e carichi ad alta pressione.


Data di pubblicazione: 21-06-2021