Шаровые краны для нефтегазовой отрасли: выбор и стандарты

Вы должны выбрать правильную арматуру для работы в нефтегазовой отрасли. API 6D и ASME B16.34 устанавливают правила проектирования. API 607 ​​проверяет пожаробезопасность. API 6FA проводит испытания на огнестойкость. ASME B16.34 охватывает номинальные давления. Стандарты API и ASME определяют выбор материалов. API и ASME работают вместе. API 6D остается важным. ASME B16.34 также остается важным. API и ASME останавливают сбои. Рекомендации ASME защищают вашу работу.

Клапаны должны соответствовать стандартам API и ASME. API и ASME останавливают утечки. Хорошие шаровые краны API и ASME сокращают время простоя производства и снижают утечки неорганизованного газа. Вам необходимо оценить шаровые краны для нефтегазовой промышленности.

Ключевые выводы

• Выбирайте плавающие шаровые краны для небольших размеров и цапфовые краны для трубопроводов высокого давления.

• Используйте API 6D при проектировании трубопроводов и используйте ASME B16.34 для определения номинального давления.

• Выберите клапаны, которые сертифицированы по пожаробезопасности API 607 ​​или API 6FA для обеспечения безопасности.

• Выбирайте материалы, соответствующие правилам NACE MR0175 для работы с сернистым газом.

• Часто устанавливайте и проверяйте шаровые краны, чтобы сократить время простоев и остановить утечки.

Шаровой кран для нефтегазовой отрасли: принципы работы

Четвертьоборотный привод и ключевые компоненты

Шаровой кран использует шар с отверстием для регулирования потока. Вы поворачиваете ручку на 90 градусов, чтобы открыть или закрыть линию. Эта четвертьоборотная конструкция обеспечивает быстрое отключение и герметичное уплотнение. Эта скорость имеет значение на нефте- и газопроводах высокого давления, где важна каждая секунда.

Правила промышленной безопасности гласят, что аварийные запорные клапаны должны закрываться через пять секунд, чтобы предотвратить возгорание бассейна или выбросы газа после разрыва трубопровода.

Основными частями являются корпус, шар, седла и шток. Седла прижимаются к шару, образуя уплотнение. Мягкие сиденья обеспечивают герметичное закрытие. Металлические седла выдерживают воздействие агрессивных жидкостей и более высоких температур. Эти детали работают вместе, чтобы остановить утечки и защитить ваш технологический процесс.

Шаровые газовые клапаны отличаются от стандартных клапанов. Они используют более прочные материалы, имеют сертификаты API и ASME и оснащены функциями безопасности, такими как антистатические устройства и пожаробезопасные сиденья. API 6D и ASME B16.34 устанавливают свои правила проектирования. API 607 ​​и API 6FA охватывают испытания на огнестойкость. Эти правила API и ASME отделяют шаровые краны для трубопроводов от клапанов общего назначения.

Преимущества в условиях высокого давления и высоких температур

Шаровые краны хорошо работают в системах высокого давления. Плавающая конструкция подходит для небольших размеров и среднего давления. Конструкция цапфы удерживает шар с обоих концов, поэтому он выдерживает гораздо более высокое давление.

Шаровые краны с цапфой лучше всего подходят для подводных трубопроводов с номинальным давлением до 10 000 фунтов на квадратный дюйм.

Шаровые краны с мягким седлом обеспечивают лучшую герметизацию, чем задвижки с металлическим седлом в соответствии с API 598.

Такая нулевая утечка сокращает неорганизованные выбросы углеводородов и сокращает время простоев производства. Вы также получаете низкий рабочий крутящий момент и небольшую строительную длину. Эти характеристики улучшают характеристики клапанов в нефтегазовой отрасли. Испытания API и ASME подтверждают цифры еще до отправки клапана.

Ключевые типы шаровых кранов, используемых в нефтегазовой отрасли

Выбор шаровых кранов для нефтегазовых работ начинается со знания основных типов. API 6D устанавливает правила проектирования трубопроводов. ASME B16.34 устанавливает номинальное давление. Работники нефтегазовой отрасли полагаются на эти правила API и ASME в плане безопасности.

Плавающие и цапфовые шаровые краны

Плавающие шаровые краны хорошо подходят для меньших размеров и среднего давления. Мяч плавает между сиденьями. Линейное давление толкает шар в выходное седло. Правила API и ASME контролируют их конструкцию. ASME B16.34 охватывает классы от 150 до 600. Правила ASME гарантируют, что качество всегда будет одинаковым.

Шаровые краны с цапфой отвечают гораздо более высоким требованиям. Цапфа поддерживает шар с обоих концов. Подпружиненные сиденья прижимаются к мячу. API 6D распространяется на эти клапаны для использования в трубопроводах. ASME B16.34 устанавливает их номинальное давление от класса 150 до 2500. API 607 ​​и API 6FA охватывают испытания на пожарную безопасность.

Большинство производителей ограничивают диаметр плавающих шаровых кранов 6 дюймами и классом 600. После этого момента сила, толкающая шар в седло, становится слишком большой для обычных материалов седла. Для более крупных работ следует использовать конструкции с креплением на цапфе.

Выбирайте плавающие шаровые краны для меньших размеров и среднего давления. Подберите цапфовые шаровые краны для труб высокого давления и больших размеров. Обе конструкции соответствуют API 6D. Правила API и ASME подтверждают, насколько хорошо они работают.

Полнопроходные, уменьшенные и трехходовые конфигурации

Полнопроходные шаровые краны имеют такой же внутренний диаметр, как и труба. Клапаны с уменьшенным проходным сечением имеют меньший внутренний диаметр. Полнопроходной клапан имеет значение Cv в 3–4 раза выше, чем клапан с уменьшенным проходом. Уменьшение диаметра на 25 процентов может снизить пропускную способность на 40–50 процентов. Правила API 6D и ASME охватывают оба типа.

Трехходовые конструкции позволяют изменять направление потока в коллекторных системах. Они используют четвертьоборотную конструкцию для изменения путей потока. Клапан L-образной формы поворачивает ручку на 90 градусов, чтобы направить поток из одного порта в другой. Эти клапаны соответствуют ASME B16.34. Клапаны Т-образного типа смешивают или разделяют поток. Ручка останавливается и ограничивает вращение для установки положений. Вы можете направлять поток между резервуарами-хранилищами или менять источники насосов. Эти установки помогают хорошо работать в нефтегазовой отрасли. Правила ASME применяются к трехходовым конструкциям.

Критерии выбора клапана для применения в нефтегазовой отрасли

Хороший выбор клапана начинается с данных процесса. Прежде чем обращаться к поставщику, вам необходимо узнать давление, температуру, среду и скорость потока. Эти четыре фактора влияют на все остальные решения. Они также определяют, какие правила API и ASME применяются к вашему заказу.

Совместимость материалов и номинальные значения давления/температуры

Кислый сервис меняет все. Прежде чем выбирать материал корпуса, необходимо проверить парциальное давление H2S. Углеродистая сталь выдерживает давление до 0,003 МПа, дуплексная нержавеющая сталь — до 0,1 МПа, а никелевые сплавы — до 10 МПа и выше. Температурные сдвиги также влияют на риск коррозии. Сульфидное растрескивание под напряжением, коррозионное растрескивание под напряжением и водородное охрупчивание угрожают неподходящему сплаву. NACE MR0175 устанавливает пределы твердости для каждой смачиваемой детали.

Выбор материала корпуса следует той же логике. Углеродистая сталь ASTM A105 и A216 WCB подходит для работы с H2S от низкой до средней при максимальной твердости 22 HRC. Легированные стали AISI 4130 и 4140 покрывают корпуса, кованые под высоким давлением, одинаковым пределом твердости. Нержавеющая сталь типа 316 устойчива к сульфидному растрескиванию под напряжением и подходит для трима и клапанов для кислых продуктов малого диаметра. Duplex 2205 и Super Duplex 2507 предназначены для работ на море и при работах с высоким содержанием хлоридов. Inconel 625 и Hastelloy C-276 справляются с наиболее агрессивными высокосернистыми газами. AISI 440C не допускается использовать в клапанах для кислой среды.

Номинальные значения давления и температуры определяют класс. ASME B16.34 дает вам допустимое безударное рабочее давление при каждой температуре. В условиях окружающей среды углеродистая сталь A216 WCB имеет небольшое преимущество перед SS304 CF8 и SS316 CF8M. При температуре 300°C и выше обе марки нержавеющей стали превосходят углеродистую сталь. Клапан класса 300 WCB, рассчитанный на давление 740 фунтов на квадратный дюйм при температуре окружающей среды, падает до 365 фунтов на квадратный дюйм при 300°C, тогда как CF8M выдерживает давление 445 фунтов на квадратный дюйм при той же температуре. Вы должны сопоставить рейтинг с рабочей точкой наихудшего случая, а не с расчетной точкой.

Торцевые соединения, размер порта и соответствие проекту

Конечные соединения следуют за сервисом. Резьбовые концы подходят для небольших систем, где техническое обслуживание проводится редко. Фланцевые соединения подходят для больших систем, требующих частого технического обслуживания, и являются одними из наиболее распространенных соединений при добыче нефти и газа. Концы под приварку враструб предназначены для работы в опасных, токсичных условиях или при высоком давлении при малых диаметрах отверстий. Фланцевые соединения легко устанавливаются и снимаются, и для них требуется меньший момент затяжки, чем для резьбовых соединений.

Размер порта влияет на поток и стоимость. Полнопроходные шаровые краны пропускают скребки и соответствуют внутреннему диаметру трубы. Шаровые краны с уменьшенным проходным отверстием стоят дешевле и экономят место, но снижают пропускную способность. Трехходовые конфигурации отводят поток в коллекторных системах.

Выбор клапана также означает выбор поставщика. Прежде чем оформить заказ на поставку, запросите отчеты об испытаниях материалов, сертификаты NACE MR0175 и документацию API 6D. Поставщик, который быстро отвечает на эти запросы, будет поддерживать вас в ходе проекта. Благодаря этой привычке ваши шаровые краны для проектов нефтегазовой отрасли будут идти в срок.

Отраслевые стандарты для шаровых кранов для нефти и газа

Выбор стандарта зависит от вашей отрасли. Трубопроводная и добывающая отрасли нефтегазовой отрасли нуждаются в более строгом наборе правил. Общие и технологические работы соответствуют стандартам ASME. Стандарты ASME применяются, когда ваш проект находится за пределами юрисдикции трубопровода. Большинство шаровых кранов, используемых в этой сфере, устанавливаются на цапфе. Стандарты API добавляют тестирование, специфичное для конвейера. Стандарты ASME определяют номинальные значения давления и температуры. Стандарты ASME устанавливают инженерную основу для номинальных характеристик фланцев. Стандарты API также охватывают документацию.

API 6D и ASME B16.34 для проектирования и испытаний.

Эти два правила работают вместе, но играют разные роли. ASME B16.34 устанавливает допустимые номинальные значения давления и температуры для фланцевых, резьбовых и приварных клапанов. Стандарт трубопровода добавляет необходимые испытания и проверки шаровых кранов трубопроводов. Проект, соответствующий только одному документу, может не пройти конкурсную заявку.

Разрыв в тестировании между документами велик. Стандарты API требуют более длительного времени гидростатической выдержки, испытания седла газа под низким давлением и испытания на дрейф, где это применимо. Стандарты ASME предусматривают более короткое время выдержки и общие рекомендации. Сравните ключевые заводские приемочные испытания:

Стандарты API также требуют проведения испытаний на неорганизованные выбросы в соответствии с ISO 15848-1. Стандарты ASME не охватывают это требование. В вашем заказе на поставку должны быть указаны оба документа. Попросите у поставщика технический паспорт трубопроводного клапана и таблицу характеристик ASME B16.34.

Стандарты пожарной безопасности (API 607/6FA) и кислой среды (NACE MR0175)

Сертификация пожарной безопасности защищает людей и имущество. API 607 ​​применяется к четвертьоборотным клапанам с мягким седлом, к которым относится большинство шаровых кранов, используемых на нефтеперерабатывающих заводах. API 6FA распространяется на трубопроводную и критически важную запорную арматуру, обычно шаровые краны с цапфой . Шаровые краны с мягким седлом используются для изоляции нефтеперерабатывающих заводов. Четвертьоборотные клапаны с мягким седлом соответствуют первому стандарту. Запорная арматура трубопровода указывает на второе.

Испытание на огнестойкость проверяет работоспособность вторичного уплотнения металл-металл после разрушения мягких седел. Мягкие седла из ПТФЭ могут сгореть. Затем мяч ударяется о металлическую посадочную поверхность. Графитовые уплотнения и прокладки предотвращают утечку через внешний шток и корпус. Клапан под давлением находится в пламени при температуре от 750°C до 1000°C в течение 30 минут. После сгорания клапан естественным образом охлаждается до 100°C. Затем испытание низким давлением подтверждает, что клапан по-прежнему герметичен в допустимых пределах.

Кислый сервис добавляет еще один слой. NACE MR0175 / ISO 15156 предотвращает сульфидное растрескивание под напряжением и водородное растрескивание в средах H₂S. Детали из углеродистой стали, работающие под давлением, должны иметь максимальную твердость 22 HRC, подтвержденную 100%-ным испытанием на твердость. Дуплексная отделка остается на уровне 28 HRC или ниже. Пружины из Inconel 718 сохраняют прочность на уровне 35 HRC или ниже. Пружины и болты могут выйти из строя первыми, если вы пропустите их, поэтому примените ограничения к каждому компоненту, контактирующему с измеряемой средой.

Выбор шаровых кранов для обслуживания нефтегазовой отрасли подразумевает проверку обоих документов. Подберите материалы трима в соответствии с парциальным давлением H₂S. Правильный выбор стандартов сокращает время простоя производства и выбросы неорганизованных углеводородов. Прежде чем утвердить поставщика, просмотрите все стандарты API и документацию по стандартам ASME.

Установка и обслуживание шаровых кранов в нефтегазовой отрасли

Правильная установка и характеристики крутящего момента

Прежде чем затягивать болты, необходимо совместить клапан с трубой. Фланцевые концы требуют равномерного затяжки болтов по звездообразной схеме. Этот шаг предотвращает напряжение прокладки и деформацию корпуса. API 6D и ASME B16.34 закладывают основу для проектирования этих соединений. API 6D распространяется на трубопроводную арматуру. ASME B16.34 охватывает номинальные давления. Вам следует следовать таблице крутящих моментов производителя для каждого размера и класса.

Поддерживайте трубу с обеих сторон клапана. Тяжелые шаровые краны могут провисать и создавать нагрузку на фланцы. Эта нагрузка со временем ухудшает работу клапана. Также проверьте направление штока. Вы хотите, чтобы шток был направлен вверх или в сторону, а не вниз. Это положение сохраняет седла чистыми и позволяет позднее провести обслуживание клапана. Правила API и ASME не заменяют хорошую практическую практику.

Регулярный осмотр, смазка и устранение неисправностей

Вы должны проверять шаровые краны по установленному графику. Ищите утечки на штоке, соединениях корпуса и фланцах. Прислушивайтесь к странному шуму во время работы. Записывайте каждое обнаружение в журнал технического обслуживания. Эта привычка защищает нефтегазовые операции и сокращает время простоя производства.

Интервалы технического обслуживания шаровых кранов меняются в зависимости от условий эксплуатации и могут варьироваться от ежедневных до ежемесячных. При необходимости технического обслуживания корпус клапана и шток следует продуть свежей смазкой. Во время обслуживания шаровые краны следует устанавливать в полностью открытое положение, чтобы обеспечить правильное распределение смазки.

Утечка имеет две распространенные причины. В таблице ниже показаны все причины и действия, которые следует предпринять.

Хорошее техническое обслуживание снижает неорганизованные выбросы углеводородов и продлевает срок службы шаровых кранов. Классы пожаробезопасности API 607 ​​и API 6FA сохраняются только тогда, когда клапан находится в хорошем состоянии. Стандарты API и ASME определяют конструкцию. Ваша рутина осмотра определяет жизнь.

Теперь вы знаете, как выбрать шаровые краны для работы в нефтегазовой отрасли. Подберите дизайн в соответствии со своей работой: плавающий или цапфовый, полный или уменьшенный порт. Следуйте API 6D для трубопроводной арматуры. Используйте API 607 ​​и API 6FA для обеспечения пожарной безопасности. Соответствуют стандарту ASME B16.34 по номинальному давлению. Примените API 598 для испытаний сидений. Проверьте документы API 6D и сертификаты API 6FA. Ознакомьтесь с NACE MR0175 на предмет кислого обслуживания. Правильно устанавливайте и обслуживайте каждый клапан. Эти шаги обеспечат безопасность и надежность вашей деятельности. Перед покупкой просмотрите таблицы данных API, отчеты об испытаниях и сертификаты API 6D. Поговорите с опытным поставщиком о ваших шаровых кранах.

Часто задаваемые вопросы

Каков первый шаг при выборе шаровых кранов для нефтегазовой отрасли?

Начните с данных вашего процесса. Прежде чем обращаться к любому поставщику, вам необходимо знать давление, температуру, среду и скорость потока. Эти четыре фактора влияют на все остальные решения. Они также определяют, какие правила API и ASME применяются к вашему заказу.

Какие стандарты следует указывать в заказе на поставку?

Назовите API 6D для трубопроводной арматуры и ASME B16.34 для номинального давления. Добавьте API 607 ​​или API 6FA для пожарной безопасности. Включите NACE MR0175 для кислого обслуживания. API 598 охватывает испытания сидений. В вашем заказе должны быть перечислены все применимые документы.

Как узнать, пожаробезопасен ли шаровой кран?

Пожаробезопасный клапан удерживает вторичное уплотнение металл-металл после сгорания мягких седел. API 607 ​​тестирует четвертьоборотные клапаны с мягким седлом. API 6FA распространяется на запорную арматуру трубопровода. Клапан находится в пламени при температуре от 750°C до 1000°C в течение 30 минут. После остывания он все равно должен загерметизироваться.

Что изменится, если ваша услуга будет содержать H2S?

Кислое обслуживание требует соответствия NACE MR0175. Детали из углеродистой стали, работающие под давлением, должны иметь максимальную твердость 22 HRC. Дуплексная отделка остается на уровне 28 HRC или ниже. Прежде чем выбирать материал корпуса, необходимо проверить парциальное давление H2S. Документация API 6D помогает подтвердить проект.

Как часто следует проверять шаровые краны в полевых условиях?

Интервалы обслуживания варьируются от ежедневных до ежемесячных. Проверьте наличие утечек на штоке, соединениях корпуса и фланцах. Записывайте каждое открытие. API 6D и ASME B16.34 заложили основу проектирования. Рейтинги API 607 ​​действительны только тогда, когда клапан находится в хорошем состоянии. Это сокращает время простоя производства и снижает неорганизованные выбросы углеводородов.