Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Запорная арматура представляет собой класс трубопроводных устройств, предназначенных для полного перекрытия потока рабочей среды с заданным уровнем герметичности. В химической промышленности запорная арматура выполняет критически важную функцию обеспечения технологической безопасности при транспортировке агрессивных, токсичных и взрывоопасных веществ.
Согласно определению ГОСТ 24856-2014, запорная арматура классифицируется как техническое устройство, устанавливаемое на трубопроводах, оборудовании и емкостях для управления потоком рабочей среды путем изменения площади проходного сечения. Основная функция запорной арматуры заключается в обеспечении полного перекрытия потока в положении закрыто и минимального гидравлического сопротивления в положении открыто.
В структуре трубопроводной арматуры химических производств запорные устройства составляют приблизительно 75-80 процентов от общего количества установленного оборудования. Это обусловлено необходимостью организации множественных точек отсечки на технологических линиях для обеспечения возможности оперативного вывода участков трубопроводов на ремонт без остановки всего производства.
Проектирование, изготовление и эксплуатация запорной арматуры для химических производств регламентируется комплексом межгосударственных и национальных стандартов. Базовым документом является ГОСТ 24856-2014, введенный в действие с апреля 2015 года и устанавливающий терминологию и классификацию трубопроводной арматуры.
Требования к герметичности затворов определены в ГОСТ 9544-2015, который распространяется на все типы запорной арматуры номинальным диаметром от DN 3 до DN 2400 на номинальные давления до PN 420. Стандарт устанавливает шесть основных классов герметичности для запорной и обратной арматуры, обозначаемых буквами A, AA, B, C, CC и D, где класс A соответствует наивысшей герметичности с отсутствием видимых утечек.
Выбор материалов для изготовления корпусных деталей и элементов затвора регламентирует ГОСТ 33260-2015, который был введен в действие с 1 апреля 2016 года. Данный стандарт содержит рекомендации по применению металлических материалов в зависимости от параметров рабочих сред, включая химический состав, температуру и давление.
Для химических производств критически важны положения Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 032/2013, устанавливающего требования безопасности оборудования под избыточным давлением. Арматура, работающая при давлении выше 0,05 МПа для газов и паров, подлежит обязательной сертификации на соответствие требованиям технического регламента.
Задвижки представляют собой тип арматуры, в которой запорный элемент перемещается перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Клиновые задвижки имеют затвор в форме клина, который в закрытом положении располагается между двумя седлами, расположенными под углом друг к другу. Жесткий клин обеспечивает надежную герметичность, однако требует высокой точности обработки для совпадения угла клина с углом между седлами корпуса.
Параллельные задвижки конструктивно отличаются наличием затвора из двух дисков, которые прижимаются к параллельным седлам за счет специального распорного устройства. Такая конструкция компенсирует температурные деформации и обеспечивает работоспособность при наличии механических примесей в рабочей среде. В химических производствах параллельные задвижки применяются на линиях транспорта абразивосодержащих пульп и суспензий.
Клапаны запорные, также называемые вентилями, характеризуются движением затвора параллельно направлению потока. Рабочая среда в корпусе клапана совершает два последовательных поворота под углом девяносто градусов, что создает повышенное гидравлическое сопротивление. Коэффициент местного сопротивления клапанов составляет от трех до пяти единиц, в то время как у задвижек этот показатель находится в пределах от нуля целых восьми сотых до нуля целых двух десятых.
Преимуществом клапанов является малая строительная высота и возможность использования для частичного регулирования расхода среды. Ход затвора клапана составляет приблизительно четверть от номинального диаметра, что обеспечивает быстрое срабатывание по сравнению с задвижками. В химических производствах клапаны применяются преимущественно на трубопроводах диаметром до трехсот миллиметров.
Краны шаровые имеют затвор в форме шара с цилиндрическим проходным отверстием. Поворот шара на девяносто градусов обеспечивает полное открытие или закрытие прохода. Шаровые краны относятся к четвертьоборотной арматуре и характеризуются минимальным временем срабатывания. В химической промышленности применяются краны с мягким уплотнением из политетрафторэтилена для неагрессивных сред и краны с металлическим уплотнением для высоких температур.
Дисковые затворы представляют собой короткий участок трубопровода с диском, установленным на оси, перпендикулярной направлению потока. Диск может быть симметричным или смещенным относительно оси. Конструкции с тройным эксцентриситетом обеспечивают класс герметичности A при работе с газообразными средами. Основное применение дисковых затворов в химпроизводстве - трубопроводы большого диаметра при относительно невысоких давлениях.
Выбор материала корпуса запорной арматуры определяется химическим составом транспортируемой среды, температурным режимом и величиной рабочего давления. Для концентрированной серной кислоты концентрацией выше восьмидесяти процентов при температуре до ста градусов применяются высококремнистые чугуны типа ЧС15 и ЧС17, которые образуют защитную пленку из двуокиси кремния. При более высоких температурах необходимо использование аустенитных нержавеющих сталей типа 08Х18Н10Т.
Азотная кислота является сильным окислителем, для которого оптимальны хромоникелевые стали аустенитного класса. Сталь марки 12Х18Н10Т содержит титан, который связывает углерод и предотвращает межкристаллитную коррозию при сварке. Для концентрированной азотной кислоты при температурах до ста пятидесяти градусов применяют сталь 08Х17Т с повышенным содержанием хрома.
Соляная кислота особенно агрессивна по отношению к большинству конструкционных материалов. При концентрации до десяти процентов и температуре до ста градусов применяются титановые сплавы марок ВТ1-0 и ВТ1-00. Титан образует на поверхности стабильную оксидную пленку, обеспечивающую коррозионную защиту. Для более высоких концентраций используются никелевые сплавы типа Хастеллой C-276.
Щелочные растворы гидроксида натрия и гидроксида калия при концентрации до пятидесяти процентов и температуре до ста градусов транспортируются по трубопроводам из углеродистой стали марок 20 или 09Г2С. При более жестких условиях применяются никелевые сплавы, например Монель 400, содержащий приблизительно шестьдесят семь процентов никеля и тридцать процентов меди.
Органические растворители типа ацетона, толуола, метанола требуют применения нержавеющих сталей аустенитного класса. При работе со смесями растворителей с минеральными кислотами корпуса арматуры футеруют политетрафторэтиленом, который обеспечивает химическую стойкость в диапазоне температур от минус сорока до плюс двухсот пятидесяти градусов.
Для газообразного хлора критически важно обеспечение абсолютной сухости среды. Сухой хлор при температуре до ста пятидесяти градусов транспортируется по трубопроводам из титана марки ВТ1-0. Влажный хлор чрезвычайно агрессивен и требует применения специальных материалов типа Хастеллой C или тантала. Для хлорных производств обязательно применение арматуры класса герметичности A или AA.
Класс герметичности затвора характеризует уровень допустимых утечек рабочей среды через запорный элемент в закрытом положении. Согласно ГОСТ 9544-2015, для запорной и обратной арматуры установлено шесть основных классов от A до D, включая промежуточные классы AA и CC.
Класс A предполагает отсутствие видимых утечек в течение установленного времени испытания, которое составляет от пятнадцати до тридцати секунд в зависимости от номинального диаметра арматуры. Визуальный контроль проводится при давлении испытания, равном одной целой одной десятой от номинального давления для испытаний водой и шести десятым мегапаскаля для испытаний воздухом.
Класс AA характеризуется еще более жесткими требованиями с количественной оценкой утечек. Для арматуры диаметром пятьдесят миллиметров допустимая утечка составляет не более нуля целых ноль один кубического сантиметра в минуту. С увеличением диаметра допустимая утечка возрастает пропорционально диаметру в степени полтора.
Класс B допускает утечки до нуля целых трех десятых кубического сантиметра в минуту для диаметра пятьдесят миллиметров и до тридцати кубических сантиметров в минуту для диаметра пятьсот миллиметров. Этот класс рекомендуется для горючих жидкостей и газов, включая большинство органических растворителей, применяемых в химических производствах.
Методика испытаний на герметичность включает предварительную подготовку арматуры с очисткой уплотнительных поверхностей, заполнение полости испытательной средой и создание требуемого давления. При испытаниях водой визуальный осмотр выявляет капли на выходном патрубке. При испытаниях воздухом контроль проводится по количеству пузырьков воздуха, выходящих через трубку, погруженную в емкость с водой.
В условиях эксплуатации на химических производствах периодически проводятся проверки герметичности затворов установленной арматуры. Для арматуры класса A на линиях транспорта токсичных веществ контроль герметичности выполняется не реже одного раза в шесть месяцев с применением газоанализаторов или индикаторных средств обнаружения утечек.
В производстве серной кислоты контактным методом запорная арматура устанавливается на линиях подачи сернистого ангидрида в контактный аппарат, на трубопроводах циркуляции серной кислоты в абсорбционных башнях и на линиях товарной кислоты. Применяются преимущественно клиновые задвижки из высококремнистого чугуна или нержавеющей стали с кислотостойким покрытием для температур до ста восьмидесяти градусов.
Производство аммиака синтетическим методом характеризуется высокими давлениями до тридцати мегапаскалей и температурами до пятисот градусов. На линиях циркуляции азотоводородной смеси применяются клапаны запорные из легированных сталей типа 12Х1МФ с классом герметичности AA. Исключается применение медных сплавов из-за опасности коррозионного растрескивания под напряжением в аммиачной среде.
В производстве минеральных удобрений, включая аммофос, диаммофос и нитрофоску, арматура работает в условиях воздействия пульп, содержащих абразивные частицы. На линиях нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком применяются дисковые затворы с футеровкой из эластомеров или параллельные задвижки с твердосплавными наплавками на уплотнительных поверхностях.
Хлорное производство методом электролиза рассола предъявляет особые требования к герметичности арматуры. На линиях газообразного хлора после осушки применяются клапаны из титана ВТ1-0 или никелевых сплавов с классом герметичности A. Конструкция арматуры должна исключать застойные зоны, в которых возможна конденсация влаги с последующей коррозией.
В органическом синтезе при производстве фенола, ацетона, этилбензола, стирола используется широкая номенклатура запорной арматуры. На ректификационных колоннах устанавливаются клапаны из нержавеющей стали 12Х18Н10Т для регулирования потоков орошения и отбора дистиллята. Шаровые краны применяются на линиях отбора проб и дренажа.
Производство полимеров методом полимеризации или поликонденсации требует арматуры с возможностью быстрого отсечения потоков при нарушении технологического режима. Применяются клапаны с пневматическими или электрическими приводами, обеспечивающие время закрытия не более пяти секунд. Материалы корпусов и затворов выбираются с учетом совместимости с мономерами и катализаторами.
Подбор запорной арматуры для конкретного технологического трубопровода начинается с определения номинального диаметра, который должен соответствовать диаметру трубопровода для обеспечения полнопроходного сечения. Для задвижек и шаровых кранов диаметр прохода обычно равен внутреннему диаметру трубы, в то время как для клапанов допускается занижение диаметра на один типоразмер.
Номинальное давление арматуры выбирается равным или превышающим расчетное давление трубопровода с учетом возможных гидравлических ударов. Для трубопроводов с центробежными насосами расчетное давление принимается равным полуторакратному рабочему давлению. На всасывающих линиях поршневых компрессоров коэффициент запаса по давлению принимается равным двум.
Пропускная способность арматуры характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv, представляющим собой объемный расход воды в кубических метрах в час при перепаде давления ноль один мегапаскаль. Для полнопроходной арматуры типа задвижек и шаровых кранов коэффициент Kv приблизительно равен двадцати пяти DN в квадрате, где DN выражен в метрах.
При выборе материалов корпуса необходимо учитывать не только химическую стойкость к рабочей среде, но и механические свойства при рабочей температуре. Для низкотемпературных применений при температурах ниже минус сорока градусов требуется проведение испытаний на ударную вязкость материала корпуса для предотвращения хрупкого разрушения.
Расчет толщины стенки корпуса арматуры проводится по формулам, приведенным в стандартах на сосуды и аппараты. Минимальная толщина стенки определяется из условия прочности при внутреннем давлении с учетом прибавок на коррозию, которые для химически агрессивных сред принимаются от одного до трех миллиметров в зависимости от скорости коррозии.
Эксплуатация запорной арматуры на химических производствах требует соблюдения специальных правил, регламентированных инструкциями по охране труда и промышленной безопасности. Перед пуском нового оборудования проводится гидравлическое испытание трубопроводов вместе с установленной арматурой давлением, равным полуторакратному рабочему давлению с выдержкой под давлением в течение десяти минут.
При работе с кристаллизующимися средами необходимо обеспечение обогрева корпусов арматуры для предотвращения застывания продукта в проточной части. Температура обогрева поддерживается на десять-пятнадцать градусов выше температуры кристаллизации среды. Используются паровые рубашки или электрические нагревательные элементы с терморегулированием.
Арматура на линиях транспорта полимеризующихся мономеров должна периодически промываться растворителями для удаления отложений полимера. Периодичность промывки устанавливается технологическим регламентом и составляет обычно от одной недели до одного месяца в зависимости от склонности мономера к полимеризации.
Техническое обслуживание арматуры включает контроль герметичности сальниковых уплотнений, проверку плавности хода затвора и отсутствия заеданий. Для арматуры с ручным приводом проверяется усилие, необходимое для открытия и закрытия, которое не должно превышать значений, указанных в эксплуатационной документации.
При обнаружении течи через затвор в закрытом положении необходимо провести ревизию с демонтажем арматуры, осмотром уплотнительных поверхностей седла и затвора, устранением дефектов притиркой или заменой деталей. Для арматуры класса A ревизия проводится не реже одного раза в год, для класса B - не реже одного раза в два года.
Особое внимание уделяется арматуре, работающей в системах противоаварийной автоматической защиты. Периодически, не реже одного раза в квартал, проводятся проверки срабатывания запорной арматуры с аварийным приводом без разборки, путем подачи сигнала на закрытие с контролем времени срабатывания. Время полного закрытия не должно превышать значений, установленных проектом.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.