Hogyan lehet megelőzni a biztonsági nyomáscsökkentő szelep rugójának lazulását és az ülépár elszivárgását magas hőmérsékletű gőzrendszerekben (400 °C felett)

Hőmérsékleti leválasztás és kéményhuzat nyitott tokú biztonsági szelepeknél (Xiazhao 4N8 típus vs. zárt tokú kivitel)

A Technikai Mérnöki Osztály, Sanghaj Xiazhao Szelep Kft. adja ki.

Célkulcsszavak: magas hőmérsékletű biztonsági szelep, rugólazulás, nyitott tokú biztonsági nyomáscsökkentő szelep, API 526 gőzbiztonsági szelep, Stellite keményfelület-képzés

1. A magas hőmérsékleti dilemma: miért működnek rosszul a szokásos zárt tokú biztonsági szelepek

Magas nyomású kazánfejekben, gőzturbinás mellékági állomásokon és hőerőművekben, amelyek 400–538 °C (750–1000 °F) közötti hőmérsékleten üzemelnek, a biztonsági nyomáscsökkentő szelepek (SRV-k) a katasztrofális túlnyomás elleni végső védelem. A világ összes erőművi üzemeltetője karbantartási naplóiban azonban egy aggasztó minta figyelhető meg: a szokásos zárt tokú biztonsági nyomáscsökkentő szelepek gyakran már a üzembe helyezést követő 3–6 hónapon belül kezdenek „csobogani”, szivárogni vagy kalibrációjukból kilazulni.

A pénzügyi és működési következmények súlyosak:

• Költséges folyamatos gőzveszteség: Egy állandó 1,5 mm-es mikrorepedés egy 10,0 MPa (1450 psig) túlhevített gőzvezetéken több mint
• Idő előtti nyomáskülönbség-elcsúszás: A hosszantartó hőhatás csökkenti a rugó nyírási modulusát (G), ami miatt a szelep idő előtt kinyílik a normál üzemelési nyomás alatt, és nem kívánt gyári leállásokat okoz.
• Katasztrofális ülépfelszín-károsodás: A nagy sebességű gőz a sérült ülépfelszíneken át áramlik, és mély horpadásokat vág a hagyományos rozsdamentes acél tárcsákba, így a szelep újra beállíthatatlanná válik.

HŐFELHALMOSODÁS ÚTVONALA ZÁRT ÉS NYÍLT TETŐSZELEPEKNÉL

Zárt tető (szabványos):

[538 °C-os gőz] --- [testüreg] --- [befogott tetőlevegő: 380–430 °C] --- [rugó lazulása: 18%]

(Idő előtti kinyílás és szivárgás)

Nyitott yoke-kéménytető (Xiazhao Type 4N8):

[538 °C-os gőz] --- [testüreg] === [természetes levegőkémény-huzat] ====== [rugóüreg: <140 °C]

(Zéró terheléses veszteség / Stabil beállított érték)

2. Gyökéroka-elemzés: Hőfizika a rugóüregben

2.1 A rugó lazulásának kritikus szerepe

Minden rugóacél hőkúszást szenved el folyamatos csavarófeszültség hatására. Amikor egy zárt kupakos biztonsági szelepet 500 °C-os gőzvezetékre szerelnek, a sugárzó és vezetett hő gyorsan emeli a belső kupak hőmérsékletét „380–430 °C”-ra. Ezen körülmények között:

1. A szokásos ötvözetelt rugóacél (pl. króm-vanádium AISI 6150) több mint „15–22%-kal csökken az eredeti előterhelési erejében” a metallurgiai lazulás miatt.

2. A lefelé irányuló ülékerő ($F_s = k \cdot \Delta x$) jelentősen lecsökken az emelkedő rendszer nyomáserő alá ($F_p = P \cdot A_{seat}$).

3. Az üzemi nyomás és a beállított nyomás közötti tartalék eltűnik, ami folyamatos halk bugyogást és hallható kattogást eredményez.

2.2 Mikroszkopikus ülékdeformációk

Ahogy a hőmérsékleti gradiensek torzítják a tárcsa tartóját és az irányító bushingot, a nyomás a ülépen nem egyenletes lesz. Mikroszkopikus gőzvezetékek alakulnak ki, amelyek helyi, nagy sebességű kopást (huzalhúzást) okoznak.

3. Mérnöki megoldások: Xiazhao magas hőmérsékletű tervezési architektúra

Valós termékkép: Shanghai Xiazhao 3K4 ASME Class 600 magas hőmérsékletű biztonsági szelep nyitott yoke-kürtővel

A hő okozta degradáció végleges kiküszöböléséhez a „Shanghai Xiazhao TOS sorozatú magas hőmérsékletű biztonsági elvezető szelep (API 526 Class 600 / 3K4 és 3K6)” három küldetéskritikus tervezési funkciót tartalmaz:

3.1 Nyitott nyakú természetes konvekciós kémény (kupak típus: 4N8)

A zárt kupakot egy „tervezett nyitott nyakú szerkezetre (4N8 típus)” cserélve a környezeti levegő termikus úszóképesség révén természetes módon áramlik körbe a rugó körül. A test nyakáról átadódó hőt a rugó tárcsák elérését megelőzően a légkörbe vezetik el. Tapasztalati hőképalkotás megerősíti, hogy amikor a szeleptest 538 °C-on működik, a rugó üreg hőmérséklete „140 °C (284 °F) alatt marad.”

3.2 Inconel X-750 szuperötvözet rugók anyagtechnológiája

427 °C-nál magasabb hőmérsékletek esetén a Xiazhao biztonsági szelepeket „Inconel X-750 kicsapódási keményítésű nikkel-króm ötvözetből készült rugókkal” látja el. Az Inconel X-750 kiváló ellenállást mutat a rugóerő csökkenésével és a lassú alakváltozással (kúszással) szemben, és több mint 10 000 hőmérsékleti órán keresztül megtartja kezdeti rugóállandójának „98,5 %-át vagy annál többet”.

3.3 Stellite kobaltalapú keményfelület-optikai mikrocsiszolással

A tömör, becsavarható fúvóka és a korong is „Stellite kobaltötvözetből (6. minőség)” készült vastag keményfelülettel van ellátva (minimális vastagság: 2,5 mm, 40–45 HRC magas hőmérsékleten). A felületeken többfokozatú gyémántcsiszolás és optikai mikrocsiszolás történik „1–2 monokromatikus héliumfény-sávra (0,3–0,6 µm síkosság)”, így teljesen kiküszöbölik a huzalhúzásra való hajlamot.

4. Telepítési ajánlások a helyszínen és karbantartási ellenőrzőlista

Ahhoz, hogy a magas hőmérsékletű gőzvezetékeken 5 évnél hosszabb karbantartásmentes élettartamot érjünk el, kövessük az alábbi ASME Section VIII irányelveket:

Szigetelési határvonal: Soha ne szigetelje a nyitott nyakú biztonsági szelep motorháztetejét vagy rugóüregét. Csak a bemeneti csatlakozót és a szeleptestet szabad szigetelni a test alsó flanszig.

Bemeneti csővezeték-veszteség: Győződjön meg arról, hogy a teljes névleges kapacitás melletti összes bemeneti nyomásesés szigorúan alacsonyabb marad, mint

Leeresztő csatlakozás: A test leeresztő csatlakozóját (1/2" NPT) mindig kösse egy nyitott lefolyócsővezetékhez, hogy megakadályozza a kondenzátum felhalmozódását és a hőmérsékleti sokkot a hideg indítás során.

Műszaki konzultációkhoz, tanúsított API 520 méretezési számításokhoz és egyedi ASME Class 600/900 magas hőmérsékletű szelepek árajánlatához lépjen kapcsolatba a Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.-vel.