למה שסתום צף מסוג DN50 מדרגה 300 דלף ב-0.2 MPa

01 | המבחן שהמיס את הבעיות

שסתום כדור צף מסוג DN50 מדרגה 300 שסתום עובר בהצלחה את מבחן הגוף ואת מבחן המושב בלחץ גבוה פי כמה מהלחץ המרומז, נארז, נשלח, מותקן, ולאחר מכן מדליף בקו העברה שפועל ב-0.2 MPa. השסתום אינו פגום. הוא עבר בדיקה בלחץ שלא יופיע לו כלל בשימוש מעשי, והמנגנון עליו הוא סומך לאיטום לא פועל בלחץ שבו הוא אכן פועל.

הבדיקה ההידראולית מפעילה עומס רב על המושב הרך וה שסתום חותמים בקלות. ב-0.2 מפ"א אותו יושב כמעט לא מקבל עזרת לחץ, והכול תלוי בלחיצה הקדימה שנקבעה בעת ההרכבה. דבר מה בסדרת מבחנים רגילה לא בודק את התנאי הזה אלא אם הלקוח מבקש זאת במפורש.

איור 1. כדור צף, DN50 (2 אינץ') מדרגה 300 שסתום בגוף WCB, עם הסימון על היציקה של הגודל, המדרגה וחומר היצור. הכדור תומך רק על ידי שני טבעות היושבים. שנגחאי שיאוזאו שסתום .

02 | מספר מתח ההשקה

דליפת היושב היא בעיה של מתח השקה, לא בעיה של לחץ. הכוח הצירתי הוא הפרש הלחצים כפול שטח החתך. שטח ההשקה הוא היקף היושב כפול רוחב פסי ההשקה. חילוק אחד בשני מבטל את הקוטר ונותן קשר יחיד.

סיגמה ≈ דפ × ד / (4 × ו) ד = קוטר יושב (מ"מ), ו = רוחב פס ההשקה (מ"מ), דפ ב-מפ"א, סיגמה ב-מפ"א

עם פס השקה טיפוסי של 3 מ"מ, DN50 שסתום ב-0.2 מפ"א נוצרת מתח מגע של כ-0.8 מפ"א על המושב. ב-5.1 מפ"א, דרגת הסיווג של כיתה 300, אותו מושב חווה כ-21 מפ"א. ל-DN25 ב-0.2 מפ"א מתח המגע עומד כ-0.4 מפ"א. לעומת מושב RPTFE שעצמת הלחיצה שלו נמדדת בעשרות מפ"א, במקרה של הלחץ הנמוך הטעינה היא רק באחוזים בודדים מהקיבולת המקסימלית של החומר. תרומת הלחץ נעלמה למעשה, והחיתום פועל על בסיס הלחיצה הקדימה בלבד.

טבלה 1. מתח מגע אופייני של המושב, רוחב אזור המגע 3 מ"מ

הטבלה מסבירה גם תבנית שמפתיעה קונים: ככל שהקוטר שסתום קטן יותר, התנהגות הלחץ הנמוך מתדרדרת. ל-DN25 יש פחות מחצי ממתח המגע של DN50 באותה הפרש לחצים, משום שהכוח הדוחף יורד עם ריבוע הקוטר, בעוד שההיקף של אזור המגע יורד רק באופן ליניארי.

והיא מסבירה מדוע הדרגה אינה משפיעה על כשל זה. הגבהה של DN50 מדרגת סיווג כיתה 300 לכיתה 600 משנה את הדרגה, אך לא את מתח המגע ב-0.2 מפ"א. אם הקו פועל ב-0.2 מפ"א, ה שסתום היא 0.2 מפ"א שסתום כל מה שמתוקבב על הגוף.

03 | למה הלחיצה הקדימה נעלמת עם הזמן

הלחיצה הקדימה היא כוח מאגר של קפיץ, הנובע מהגאומטריה של הישיבה, מלחיצת האלסטומר או מקפיץ מפורש. שלושה מנגנונים פועלים עליה, וכולם אינם נראים במפעל.

הגדרת דחיסה. ישיבה רכה מקבלת עיוות קבוע תחת עומס, והכוח שהביא לעיוות זה מתירר. א שסתום שנשארה סגורה בדיפרנציאל מלא שנה אחת מגיעה למשימת הלחץ הנמוך הראשונה שלה עם לחיצה קדימה קטנה יותר מאשר הייתה לה על שולחן הבדיקה.

מחזורי חום. כל מחזור מטמפרטורת הסביבה לטמפרטורת הקו וחזרה משחרר חלק קטן מהלחיצה הקדימה, והאבדן מצטבר. א שסתום בקו שמחמם ומקרר מדי יום היא שונה שסתום לאחר מאתיים מחזורי חום.

סגירה ממושכת. ישיבה שנשארת לוחצת על כדור שאינו זז עוברת תופעה של זרימה. שבירת החתימה והחזרתה למצב הישיבה משחזרת חלק מההקשר, ולכן אדם המפעיל את ה שסתום פעמיים לעיתים קרובות מדווח שהיא חדלה לזרום, לפחות לתקופה מסוימת.

שירות גז הופך כל אחד מאלה למתוח יותר. גז אינו יוצר השפעה עצמית של עזרה עד שמתגבשת הלחץ, והוא גם חודר דרך השרוול ומשחרר לחץ דרכו במהלך הירידה. שסתום צף עם שרוול רך בלחץ נמוך של גז הוא אחד מהמקרים הקשים ביותר בכל קטלוג, וברוב המקרים הוא מוגדר כאילו היה מים.

04 | שלוש תקנות שעובדות

העלאת המתח הראשוני היא התיקון הזול ביותר. שרוול עם חישוק קפיצי או קפיץ כבד יותר שומר על מתח ההשקה מעל סף החסימה בדיפרנציאל נמוך. העלות מתגלה בקצה השני של הטווח: מתח ראשוני גבוה יותר פירושו חיכוך רב יותר ומומנט גדול יותר בדיפרנציאל גבוה, ובשסתום מניעת זרוע בגודל DN50 זה יכול להיות ההבדל בין זרוע למנגנון גיר.

החלפת עקרון המושב היא התיקון החזק יותר. מושב עם עזרת לחץ עם פיסטון נפרד חותם על שטח אפקטיבי קטן, ולכן אותו לחץ במערכת יוצר מתח מגע גבוה בהרבה. הפער הוא בכיווניות: מושב פיסטון לרוב חותם בכיוון אחד בלבד וחייב להיות מוגדר עם כיוונו, ואילו גרסה דו-כיוונית בדרך כלל יקרה יותר. עבור קו לחץ נמוך שחייב להחזיק בשני הכיוונים, זהו עדיין לעתים קרובות הפתרון הנכון.

החלפת העיצוב היא התיקון האמינה כאשר המשימה באמת קשה. ב-DN50, גוף מסוג טרוניון או כניסה מלמעלה עם מושב בעל קפיץ מעניק התנהגות יציבה וניבאית בלחצים נמוכים, במחיר שלא יכול להתחרות בו מושב צף סטנדרטי. שסתום זה שווה את זה בקו שבו דליפה יש לה השלכות, וזה מיותר בקו שבו אין לה השלכות.

מה שלא עובד הוא לציין מושב קטן יותר, שסתום דרגה גבוהה יותר או מותג יקר יותר. אף אחד מאלה לא משנה את מתח המגע ב-0.2 MPa. המספר נקבע על ידי הקוטר, רוחב הרצועה והטעינה המקדימה.

05 | מה לכלול במסמך המפרט

המפרט צריך לתאר את הלחץ הנמוך ביותר שבו שסתום חייב לחרום, לא רק את הלחץ הגבוה ביותר שהוא חייב לשאת. טבלה 2 ממירה תלונות שגרתיות משדה העבודה לשורה שאמורה הייתה להופיע בגיליון הנתונים.

טבלה 2. תסמין בשטח, הסיבה ושורת המפרט שמניעה אותו

מבחני הקבלה חשובים באותה מידה כמו לחץ הבדיקה. חוסר דליפות איננו مواנה; אלא קיימים מחלקות דליפות. ISO 5208 Rate A פירושו דליפה שאינה נראית לעין, וזה מה שרכשנים בדרך כלל מתכוונים אליו במושג 'אפס'. Rates B, C ו-D מאפשרות דליפות הולכות וגוברות, ביחס ל-DN, וצמד יסוד מתכתי שסתום נחשב בדרך כלל כמקבל תקן מאוחר יותר מאשר צמד יסוד רך. כתיבת ה-Rate, התווך והלחץ מסירה את הדיון בעת ההפעלה הראשונית.

חמש שורות, לפי הסדר:

• ההפרש המינימלי בלחצים בתפעול שבו חייב השסתום להתחבר, כמתואר כ- ערך .
• בדיקת יסוד בלחץ זה, בנוסף לבדיקת היסוד הסטנדרטית בלחץ גבוה.
• קבלה של דליפות לפי מחלקה, ISO 5208 Rate A עד D, עם זיהוי התווך הנבדק.
• חומר היסוד ובסיס הטעינה מראש, המבוקשים מייצר ולא מניחים אותם.
• מספר המחזורים הצפוי והמשך הזמן של החסימה, אשר קובעים האם עיוות הדחיסה מהווה בעיה בתכנון.

נספח א' | קובצי התמונות

התמונה 1 מוטמעת בפרק 01 ברזולוציה שבה נמסרה. הקובץ שנמסר הוא בגודל 1440 × 960 פיקסלים, מה שמתאים לתמונה ברשת ברוחב של 15 ס״מ, אך יש לייצא אותו מחדש מה תמונה המקורית לשימוש מדפסתי.

נספח ב׳ | הסטנדרטים המוזכרים וההערות על הנתונים

API 598. שסתום בקרת איכות ובדיקות. מגדיר את דרישות הבדיקה של הגוף והמושב; לחץ הבדיקה של המושב הוא כפולה של הדירוג, ולכן אינו מייצג שירות בלחץ נמוך.

ISO 5208. תעשייתי שסתומים – בדיקת לחץ על שסתומים מתכתיים. שיעורי הדליפה A עד D מבוטאים כדליפה מותרת ל־DN אחד וליחידת זמן אחת, והם הדרך הנכונה לנסח את קריטריון האישור.

API 608. כדור מתכת שסתומים - קצות מוצמדים, מושראים ומולחמים. כולל טווח הקצוות המוצמדים בקוטר קטן, שבו עיצובים צפים הם הסטנדרט.

ASME B16.34. שסתומים - קצות מוצמדים, מושראים ומולחמים. דירוג פלדת פחמן של כיתה 300 בטמפרטורה של 38 מעלות צלזיוס הוא 51.0 בר, משמש כאן רק כלחץ ייחוס.