Запорная задвижка для трубопроводов (API 600, 602, 603)
Что такое задвижка? Это запорное устройство, чтобы открыть и закрыть поток текучей среды транспортируется системой трубопроводов (или трубопровода). Задвижка - это двунаправленный клапан, так как жидкость может течь в любом направлении. Установка этого типа клапана создает умеренный перепад давления в трубопроводе, ниже, чем у шаровых клапанов. Задвижки имеют кованые корпуса для размеров отверстий менее 2 дюймов (API 602 / BS 5352) и литые корпуса для больших размеров (API 600, API 603, API 6D).
Определение
Задвижки представляют собой двухпозиционные клапаны для открытия и закрытия потока жидкости в трубопроводе. Клапан открывается и / или закрывается вертикальным движением диска на седле клапана.
Основными преимуществами этого типа клапана являются:
- Легко обслуживать и разбирать
- Оптимален в качестве клапана отключения
- Двунаправленный
- Бюджетный
- Может использоваться с жидкими растворами и вязкими жидкостями
- Доступен в больших размерах
- Сам по себе пожаробезопасен (при использовании с металлическим листом)
Недостатки:
- Требуется время на открытие и закрытие
- Ограничения работы при низком давлении
- Может произойти эрозия седла и диска
- Плохие характеристики дросселирования
- Сложно ремонтировать
Основные стандарты
Наиболее важными характеристиками, охватывающими задвижки, используемые для трубопроводных систем, являются:
- API 600: литые клапаны и клапаны из сплава
- API 603: клапаны из нержавеющей стали
- API 602 / BS 5352: кованые клапаны
- API 6D: перекрытия и проходные клапаны для трубопроводов
- ASME ANSI B16.34: номинальное давление
- ASME ANSI B16.10: размеры "от поверхности до поверхности"
- ASME ANSI B16.5: фланцевые концевые соединения
- ASME ANSI B16.25: концевые соединения под сварку встык
- ASME ANSI B16.47: фланцевые концевые соединения для отверстий диаметром более 24 дюймов
- API-598: испытания клапанов
Типы задвижек
Литая сталь
Это наиболее распространенный тип, охватываемый спецификациями API 600 (углеродистая и легированная сталь) и API 603 (нержавеющая сталь и более высокосортные марки). Задвижки из литой стали доступны в размерах от 2 до 80 дюймов.
Кованая сталь
Клапаны из кованой стали используются для трубопроводов малого диаметра, как правило, диаметром менее 2 дюймов. Спецификации API 602 и BS 5352 охватывают этот тип задвижек.
API 6D для трубопроводов (прямоточный)
Это задвижки для трубопроводов и доступны в двух основных исполнениях: однодисковый затвор и с расширяющимся шибером.
Герметичное уплотнение
Задвижки с герметичным уплотнением используются для работы под высоким давлением. Наиболее распространенные типы клапанов для применения под высоким давлением - это уплотняемый давлением клапан c упругим клином и параллельный уплотняемый давлением клапан. Как правило, они доступны с литыми или коваными корпусами, с размерами от 2 до 24 дюймов и номинальным давлением от 600# до 4500#, с концевыми соединениями сварными встык и сварными враструб, чтобы обеспечить плотное соединение фланцевых соединений (но также возможны фланцевые концевые соединения).
Ножевая задвижка
Ножевые задвижки были первоначально введены в целлюлозно-бумажной промышленности, где стандартные запорные клапаны не могли работать должным образом из-за характера жидкостей, транспортируемых в процессе производства бумаги.
Ножевые клапаны никогда не должны использоваться в качестве модулирующих клапанов (для регулирования потока), поскольку жидкость, протекающая через частично закрытый клапан, будет генерировать вибрацию и разрушать как диск, так и седло.
Следовательно, ножевые клапаны должны использоваться полностью закрытыми или открытыми, как и любой другой тип задвижки (для регулирования потока рекомендуется использовать запорные клапаны).
Наконец, чтобы защитить клапан от воздействия гидравлического удара, ножевые клапаны имеют очень медленную скорость открытия и закрытия.
Ножевой клапан может быть изготовлен из материалов от ковкого чугуна до нержавеющей стали и с размерами от 2 до 24 дюймов (как правило, с литыми корпусами) с номинальными характеристиками низкого давления (<300 фунтов).
Существует много различных вариантов ножевых клапанов, таких как мягкие седла (упругие, с эластомерными седлами) и металлические седла (седло и диск образуют уплотнение «металл-металл»), задвижки и шарнирные соединения.
Ножевая запорная задвижка с металлическим седлом
Ножевая запорная задвижка с мягким седлом
Ножевая задвижка с металлическим седлом (вверху) и упругая, с мягким седлом (внизу).
Отличия от стандартной конструкции:
- Доступен стандартный клапан с фланцевыми, соединениями встык и враструб (нож в основном имеет соединения снабженные бобышками или бесфланцевые соединения)
- Стандартный клапан имеет комплект уплотнительного кольца, который уплотняет штифт, прикрепленный к затвор. Клапаны ножей имеют вместо области сальника, которая уплотняет вокруг ворот
- Задвижки являются двунаправленными, тогда как тип ножа, как правило, однонаправленный
- Ножевой клапан имеет меньший профиль, чем задвижка ANSI, более массивный и высококачественный
- Ножевые задвижки легче и дешевле, чем типы API и ASME
Запорная задвижка по сравнению с шаровой задвижкой
Шаровая задвижка
В чем разница между запорной и шаровой задвижкой?
Шаровые и запорные задвижки выполняют одну и ту же функцию, то есть они могут открывать и закрывать поток жидкости из трубопровода. Однако между этими двумя типами клапанов есть несколько отличий:
- Шаровые задвижки имеют шток и шар, который поворачивается горизонтально, чтобы перекрыть проход жидкости. Запорные клапаны вместо этого закрывают проход комбинированным действием клина (который является прямоугольным или круглым «затвором») и седлом.
- Шаровые краны подходят для применений, требующих плотного отключения без падения давления (вместо этого задвижки создают небольшой перепад давления).
- Задвижки относятся к виду «двухпозиционных» клапанов, шаровые краны - к виду «четвертьоборотных» клапанов.
- Шаровые краны имеют очень плотные уплотнения и менее подвержены утечкам, чем задвижки
- Шаровые краны имеют более длительный жизненный цикл и меньшую частоту отказов, чем задвижки
- Шаровые краны проще в использовании, чем задвижки, но, как правило, стоят дороже
Запорно-регулирующая задвижка
В чем разница между запорной и запорно-регулирующей задвижкой?
Задвижка не может использоваться для модуляции и регулирования потока жидкости, так как его высокая скорость повредит клин и седло в случае частичного открытия или закрытия клапана, и они также не могут использоваться для операций быстрого открытия и закрытия.
Дросселирование и регулирование жидкости, а также повторные операции открытия / закрытия должны выполняться с использованием шаровых клапанов вместо задвижек.
Схема запорных задвижек
На схеме задвижки показан стандартный сборочный чертеж задвижки. Возможны многие конструктивные изменения в зависимости от конфигурации деталей задвижки:
- Материал корпуса: кованый или литой
- Конструкция и соединение крышки: могут быть стандартными или герметичными (задвижки высокого давления), болтами / сварными крышками и т. д.
- концевое соединение: задвижки доступны с несколькими конструкциями концевых соединений многоходовых клапанов (приварные и резьбовые для кованых задвижек и сварные встык для литых задвижек)
- тип клина (цельный/ упругий / разрезной / параллельный, подвижный) тип штока (выдвижной / невыдвижной)
- производственные нормы: задвижки по API по сравнению с задвижками по EN имеют слегка различную конструкцию
-
тип работы клапана: ручной, зубчатый или пневматический / гидравлический / электрический привод и т.п.
Схема задвижки с указанием основных частей задвижки для трубопровода.
Клиновый тип
На изображении ниже показано, как клиновая задвижка открывает и закрывает поток жидкости с помощью вертикального перемещения (которое может быть ручным или управляемым приводом).
Клин расположен между двумя параллельными (или наклонными) седлами, которые перпендикулярны потоку. Жидкость течет горизонтально через задвижки и не подвержена перепадам давления. Клинья могут быть разных типов:
- «цельный клин» (в этом случае клин изготавливается из цельного куска стали)
- «упругий клин» (в этом случае диск имеет прорези по периметру, чтобы улучшить способность клапана корректировать изменения угла между седлами)
- «разрезной клин» (двухсекционный конструкционный диск для обеспечения самовыравнивания клина на седлах)
- «клин параллельного скольжения»
Шпиндельный тип
Задвижка может иметь поднимающийся шток (в этом случае шток поднимается над маховиком, если клапан открыт) или не поднимающийся шток (шток не перемещается над клапаном при его открытии).
Конструкция OS&Y по сравнению с IS&Y
Очень часто можно увидеть термин «OS&Y», связанный с задвижками.
Этот термин означает, что когда рукоятка задвижки поворачивается для открытия или закрытия клапана, она непосредственно поднимает и опускает диск, взаимодействуя со штоком клапана.
В OS&Y задвижке, шток клапана сам по себе поднимается и опускается вне тела клапана видимым образом, в то время как ручка остается в фиксированном положении.
Когда шток поднимается, диск внутри корпуса клапана поднимается от седла, пропуская жидкость через клапан (клапан в открытом положении).
Поэтому с задвижкой OS&Y фактическое положение клапана (закрытого или открытого) всегда очевидно для операторов.
Иными словами, положение клапана не сразу видно для «задвижек IS&Y» (внутри винта и хомута), так как шток клапана не поднимается и не опускается за пределы клапана при вращении ручки.
Материалы запорных задвижек
Корпус
Корпус задвижек размером менее 2 дюймов обычно изготавливается из кованой стали (наиболее распространенные марки материала корпуса: ASTM A105 для работы в условиях высоких температур, ASTM A350 для работы в условиях низких температур и ASTM A182 F304 / F316 для работы в условиях коррозии).
Корпуса задвижек с размерами отверстий более 2 дюймов вместо этого изготовлены из литой стали (основными марками литья являются ASTM A216 WCB для высокотемпературной эксплуатации, ASTM A351 для низкотемпературных условий и ASTM A351 CF8 и CF8M - то есть нержавеющая стали из стали 304 и 316).
Запорная часть
Съемные и заменяемые части клапана определены как «запорная часть» (для задвижки: седло, диск, заднее седло и шток). Спецификация API 600 предусматривает ряд стандартных комбинаций материала, как показано ниже
| Номер запорной части по API | Основной материал | Материал седла | Материал диска | Материал заднего седла | Материал штока |
| 1 | 410 | 410 | 410 | 410 | 410 |
| 2 | 304 | 304 | 304 | 304 | 304 |
| 3 | F310 | 310 | 310 | 310 | 310 |
| 4 | Hard 410 | Hard 410 | 410 | 410 | 410 |
| 5 | Упрочнение | Stellite | Stellite | 410 | 410 |
| 5A | Упрочнение | Ni-Cr | Ni-Cr | 410 | 410 |
| 6 | 410 и Cu-Ni | Cu-Ni | Cu-Ni | 410 | 410 |
| 7 | 410 b Hard 410 | Hard 410 | Hard 410 | 410 | 410 |
| 8 | 410 и упрочнение | Stellite | 410 | 410 | 410 |
| 8A | 410 и упрочнение | Ni-Cr | 410 | 410 | 410 |
| 9 | Monel | Monel | Monel | Monel | Monel |
| 10 | 316 | 316 | 316 | 316 | 316 |
| 11 | Stellite | Monel | Monel | Monel | Monel |
| 12 | 316 и упрочнение | Stellite | 316 | 316 | 316 |
| 13 | Alloy 20 | Alloy 20 | Alloy 20 | Alloy 20 | Alloy 20 |
| 14 | Alloy 20 и упрочнение |
Стеллит |
Alloy 20 | Alloy 20 | Alloy 20 |
| 15 | 304 и упрочнение |
Стеллит |
Стеллит |
304 | 304 |
| 16 | 316 и упрочнение |
Стеллит |
Стеллит |
316 | 316 |
| 17 | 347 и упрочнение |
Стеллит |
Стеллит |
347 | 347 |
| 18 | Alloy 20 и упрочнение |
Стеллит |
Стеллит |
Alloy 20 | Alloy 20 |
Выбор материала
| Запорная часть | Рекомендуемые применения |
| 13% Cr, тип 410 из нержавеющей стали | Для паров масла и масла и общего применения с термообработанными седлами и клиньями. |
| 13% Cr, тип 410 плюс поверхностное упрочнение | Универсальная запорная часть для общего применения, требующего длительного срока службы до 1100 ° F (593 ° C).* |
| Тип 316 Нержавеющая сталь | Для жидкостей и газов, вызывающих коррозию нержавеющей стали 410, до 1000 °F (537 °C).* |
| Монель | Для агрессивных сред при 450 °C (842 °F), таких как кислоты, щелочи, солевые растворы и т. д. |
| Сплав 20 | Для агрессивных сред, таких как горячие кислоты от -49 °F до 608 °F (от -45 °C до 320 °C). |
| Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов | Специально обработанная отделка 316 или 410 в сочетании с болтами B7M и Гайки 2HM для соответствия требованиям NACE MR-01-75. |
| Стеллит | Облицовка наплавленная твёрдым сплавом, подходит для абразивных и тяжелых работ при температуре до 1200 °F (650 °C). |
Размеры задвижек
В таблицах указаны размеры и вес задвижек API 600 (крышка на болтах / поднимающийся шток)
Класс 150
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L | L1 (под приварку встык) | H (открыт) | W |
| 2" | 7 (180) | 8 1/2 (216) | 14 1/2 (368) | 8 (200) |
| 2 1/2" | 7 1/2 (190) | 9 1/2 (241) | 17 (432) | 8 (200) |
| 3" | 8 (200) | 11 1/8 (283) | 18 (457) | 8 7/8 (225) |
| 4" | 9 (230) | 12 (305) | 22 (559) | 11 (279) |
| 5" | 10 (254) | 15 (381) | 26 (660) | 12 3/4 (325) |
| 6" | 10 1/2 (266) | 15 7/8 (403) | 30 (762) | 14 (356) |
| 8" | 11 1/2 (290) | 16 1/2 (420) | 38 1/2 (978) | 14 (356) |
| 10" | 13 (330) | 18 (457) | 46 (1168) | 18 (457) |
| 12" | 14 (356) | 19 (502) | 55 1/4 (1403) | 20 (508) |
| 14" | 15 (381) | 22 (559) | 60 (1524) | 21 1/2 (546) |
| 16" | 16 (407) | 24 (610) | 74 7/8 (1902) | 24 (610) |
| 18" | 17 (432) | 26 (660) | 79 (2007) | 27 (686) |
| 20" | 18 (457) | 28 9711) | 87 1/2 (2223) | 28 (711) |
| 24" | 20 (508) | 32 (813) | 105 (2667) | 31 1/2 (800) |
| 30" | 24 (610) | 38 (965) | 130 (3302) | 43 (1092) |
| 36" | 28(711) | 44 (1118) | 162 (4115) | 51 (1295) |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 10" и выше.
Класс 300
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L/L1 | H(открыт) | W |
| 2" | 8 1/2 (216) | 16 (407) | 7 7/8 (200) |
| 2 1/2" | 9 1/2 (241) | 17 3/8 (442) | 7 7/8 (200) |
| 3" | 11 1/8 (283) | 19 3/4 (501) | 8 7/8 (225) |
| 4" | 12 (305) | 23 3/8 (594) | 9 7/8 (251) |
| 5" | 15 (381) | 23 3/4 (603) | 12 1/2 (318) |
| 6" | 15 7/8 (403) | 32 1/8 (816) | 14 (356) |
| 8" | 16 1/2 (420) | 41 (1041) | 15 3/4 (400) |
| 10" | 18 (457) | 48 3/8 (1229) | 17 3/4 (451) |
| 12" | 19 3/4 (501) | 57 (1448) | 20 (508) |
| 14" | 30 (762) | 62 1/2 (1588) | 22 (508) |
| 16" | 33 (838) | 69 (1753) | 25 (635) |
| 18" | 36 (914) | 80 1/2 (2045) | 28 (711) |
| 20" | 39 (991) | 91 (2311) | 35 1/2 (902) |
| 24" | 45 (1143) | 120 1/2 (3061) | 43 (1092) |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 8" и выше
Класс 600
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L/L1 | H(открыт) | W |
| 2" | 11 1/2 (290) | 16 1/2 (420) | 7 7/8 (200) |
| 2 1/2" | 13 (330) | 18 (457) | 8 7/8(225) |
| 3" | 14 (356) | 20 1/8 (511) | 9 7/8 (251) |
| 4" | 17 (432) | 25 (635) | 14 (356) |
| 5" | 20 (508) | 30 1/2 (775) | 15 3/4 (400) |
| 6" | 22 (559) | 33 5/8 (854) | 17 3/4 (451) |
| 8" | 26 (660) |
42 3/8 (1076) |
20 (508) |
| 10" | 31 (787) | 49 (1245) | 25 (635) |
| 12" | 33 (838) | 68 1/2 (1740) | 27 (686) |
| 14" | 35 (889) | 69 (1753) | 31 1/2 (800) |
| 16" | 39 (991) | 74 (1880) | 35 1/2 (902) |
| 18" | 43 (1092) | 84 1/4 (2140) | 43 (1092) |
| 20" | 47 (1194) | 93 1/2 (2375) | 51 (1295) |
| 24" | 55 (1397) | 110 (2794) | 51 (1295) |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 8 ″ и выше
Класс 900
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L/L1 | H(открыт) | W |
| 2" | 14 1/2 (368) | 26 (660) | 10 1/4 (260) |
| 3" | 15 (381) | 26 3/8 (670) | 11 1/2 (292) |
| 4" | 18 (457) | 30 (762) | 14 (356) |
| 6" | 24 (610) | 40 3/4 (1035) | 20 (508) |
| 10" | 29 (737) | 51 (1295) | 24 (610) |
| 12" | 38 (965) | 69 1/2 (1765) | 31 1/2 (800) |
| 14" | 40 1/2 (1029) | 77 (1956) | 35 1/2 (902) |
| 16" | 44 1/2 (1130) | 82 3/4 (2102) | 43 (1092) |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 6" и выше
Класс 1500
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L/L1 | H(открыт) | W |
| 2" | 14 1/2 (368) | 21 1/2 (546) | 11 1/2 (290) |
| 3" | 18 1/2 (470) | 27 1/8 (689) | 14 (356) |
| 4" | 21 1/2 (546) | 31 1/2 (8000 | 20 (508) |
| 6" | 27 3/4 (705) | 45 (1143) | 24 (610) |
| 8" | 32 3/4 (832) | 53 1/2 (1359) | 27 (686) |
| 10" | 39 (991) | 65 (1651) | 35 1/2 (902) |
| 12" | 44 1/2 (1130) | 74 (1880) | 43 (1092) |
| 14" | 49 1/2 (12570 | 83 1/2 (2121) | 51 (1295) |
| 16" | 54 1/2 (1384) | 88 (2235) | 63 (1600) |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 6" и выше
Класс 2500
Размеры в дюймах (миллиметрах)
| Размеры | L/L1 | H(открыт) | W |
| 2" | 17 3/4 (451) | 24 7/8 (632) | 12 (305) |
| 3" | 22 3/4 (578) | 36 (914) | 20 (508) |
| 4" | 26 1/2 (673) | 41 1/2 (1054) | 20 (508) |
| 6" | 36 (914) | 57 (1448) | 24 (610) |
| 8" | 40 1/4 (1022) | 63 3/8 (1610) | 24 (6100 |
Ручной редукторный привод управления рекомендуется для размера 6" и выше
