Cara Mencegah Relaksasi Pegas Katup Pengaman dan Kebocoran Kursi dalam Sistem Uap Bersuhu Tinggi (>400°C)

Pemisahan Termal & Aliran Udara Cerobong pada Katup Pengaman Bonnet Terbuka (Tipe Xiazhao 4N8 dibandingkan dengan Bonnet Tertutup)

Diterbitkan oleh Departemen Teknik Perancangan, Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.

Kata Kunci Target: Katup Pengaman Bersuhu Tinggi, Relaksasi Pegas, Katup Pengaman/Pelepas Tekanan Bonnet Terbuka, Katup Pengaman Uap API 526, Pelapisan Keras Stellite

1. Dilema Suhu Tinggi: Mengapa Katup Pengaman Tertutup Standar Gagal

Pada header boiler tekanan tinggi, stasiun bypas turbin uap, dan fasilitas tenaga termal yang beroperasi pada kisaran "400°C hingga 538°C (750°F hingga 1000°F)", katup pengaman pelepas tekanan (SRV) merupakan pertahanan terakhir terhadap kelebihan tekanan yang berakibat bencana. Namun, catatan perawatan dari berbagai perusahaan pembangkit listrik di seluruh dunia secara konsisten menunjukkan pola yang mengkhawatirkan: katup pengaman pelepas tekanan berbonnet tertutup standar sering mulai mendidih pelan, bocor, atau bergeser dari kalibrasi dalam jangka waktu hanya 3 hingga 6 bulan setelah dioperasikan.

Konsekuensi finansial dan operasionalnya sangat berat:

• Kehilangan Uap Terus-Menerus yang Mahal: Kebocoran mikro sebesar 1,5 mm pada saluran uap panas-lebih bertekanan 10,0 MPa (1450 psig) menghabiskan lebih dari
• Pergeseran Tekanan Pengaturan Dini: Paparan terhadap panas berkepanjangan menurunkan modulus geser pegas ($G$), sehingga katup membuka lebih awal di bawah tekanan operasi normal dan memicu pemadaman tak terkendali pada pembangkit.
• Penggambaran Kawat Kursi yang Bencana: Saluran uap berkecepatan tinggi melintasi permukaan kursi yang rusak mengukir alur dalam ke cakram baja tahan karat konvensional, sehingga katup tidak dapat dipasang kembali dengan rapat.

JALUR AKUMULASI PANAS PADA KATUP BONNET TERTUTUP VS. TERBUKA

Bonnet Tertutup (Standar):

[Uap 538°C] --- [Rongga Badan] --- [Udara Bonnet Terperangkap: 380°C~430°C] --- [Relaksasi Pegas 18%]

(Pembukaan Dini & Kebocoran)

Bonnet Cerobong Yoke Terbuka (Tipe Xiazhao 4N8):

[Uap 538°C] --- [Rongga Badan] === [Aliran Udara Alami Melalui Cerobong] ====== [Rongga Pegas: <140°C]

(Kehilangan Beban Nol / Titik Set Stabil)

2. Analisis Akar Masalah: Fisika Termal di Dalam Rongga Pegas

2.1 Peran Kritis Relaksasi Pegas

Semua baja pegas musim semi mengalami deformasi termal akibat tegangan torsi yang berkelanjutan. Ketika katup pengaman bonnet tertutup dipasang pada pipa uap bersuhu 500°C, panas radiasi dan konduksi dengan cepat meningkatkan suhu internal bonnet hingga "380°C–430°C". Dalam kondisi ini:

1. Baja pegas paduan standar (seperti Chrome-Vanadium AISI 6150) kehilangan lebih dari "15% hingga 22% dari gaya pra-beban awalnya" akibat relaksasi metalurgis.

2. Gaya penekanan ke bawah pada dudukan ($F_s = k \cdot \Delta x$) turun secara signifikan di bawah gaya tekanan sistem ke atas ($F_p = P \cdot A_{seat}$).

3. Jarak antara tekanan operasi dan tekanan pengaturan menyempit, sehingga menyebabkan pemanasan terus-menerus (simmering) dan getaran berisik (chatter).

2.2 Distorsi Mikroskopis pada Dudukan

Ketika gradien termal menyebabkan pelengkungan pada dudukan cakram dan bushing panduan, tekanan kontak di sepanjang dudukan menjadi tidak seragam. Jalur uap mikroskopis terbentuk, menimbulkan erosi kecepatan tinggi lokal (wire-drawing).

3. Solusi Teknis: Arsitektur Desain Tahan Suhu Tinggi Xiazhao

Foto Produk Asli: Katup Pengaman Suhu Tinggi Kelas 600 ASME Shanghai Xiazhao 3K4 dengan Cerobong Yoke Terbuka

Untuk mengatasi degradasi termal secara permanen, "Katup Pengaman Pelepas Tekanan Suhu Tinggi Seri TOS Shanghai Xiazhao (API 526 Kelas 600 / 3K4 & 3K6)" mengintegrasikan tiga fitur desain kritis bagi misi:

3.1 Cerobong Konveksi Alami Yoke Terbuka (Tipe Tutup 4N8)

Dengan mengganti tutup bonnet tertutup menggunakan "struktur yoke terbuka yang direkayasa (Tipe 4N8)", udara ambien bersirkulasi secara alami di sekitar pegas melalui daya apung termal. Panas yang dipindahkan dari leher badan katup dibuang ke atmosfer sebelum mencapai cincin pegas. Pemindaian termal empiris menegaskan bahwa ketika badan katup beroperasi pada suhu 538°C, rongga pegas tetap berada di bawah 140°C (284°F).

3.2 Metalurgi Pegas Superpaduan Inconel X-750

Untuk suhu di atas 427°C, Xiazhao melengkapi katup pengaman dengan "pegas paduan nikel-kromium pengerasan presipitasi Inconel X-750". Inconel X-750 menunjukkan ketahanan luar biasa terhadap relaksasi dan kriep, mempertahankan lebih dari "98,5% laju pegas awal" selama lebih dari 10.000 jam termal.

3.3 Pelapisan Keras Stellite Berbasis Kobalt dengan Penggosokan Mikro-Optik

Baik nosel ulir padat maupun cakram dilapisi tebal dengan "Paduan Kobalt Stellite (Kelas 6)" (ketebalan minimum 2,5 mm, kekerasan 40–45 HRC pada suhu tinggi). Permukaan mengalami penggilingan berlian bertahap dan penggosokan mikro-optik hingga mencapai "1–2 pita cahaya helium monokromatik (kerataan 0,3–0,6 µm)", sehingga sepenuhnya menghilangkan kerentanan terhadap pembentukan alur kawat.

4. Praktik Terbaik Pemasangan di Lapangan & Daftar Periksa Pemeliharaan

Untuk mencapai masa pakai bebas pemeliharaan lebih dari 5 tahun pada saluran uap suhu tinggi, patuhi pedoman ASME Bagian VIII berikut:

Batas Insulasi: Jangan pernah menginsulasi bonnet atau rongga pegas katup pengaman tipe open-yoke. Insulasi hanya diperbolehkan pada nosel masuk dan badan katup hingga flens badan bagian bawah.

Kehilangan Tekanan pada Pipa Masuk: Pastikan total penurunan tekanan masuk pada kapasitas nominal penuh tetap secara ketat di bawah

Port Drainase: Selalu hubungkan port drainase bodi (1/2" NPT) ke saluran drainase terbuka untuk mencegah akumulasi kondensat dan kejut termal saat start dingin.

Untuk konsultasi teknis, perhitungan penentuan ukuran bersertifikat API 520, serta penawaran harga katup suhu tinggi khusus ASME Kelas 600/900, hubungi Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd.