บอลวาล์วฟอร์จ: อะไรทำให้แตกต่าง วิธีเลือกวาล์วที่ถูกต้อง และข้อมูลจำเพาะหมายถึงอะไรจริงๆ

บอลวาล์วปลอมแปลงคืออะไร และเหตุใดการปลอมจึงสร้างความแตกต่าง

บอลวาล์วปลอมแปลงเป็นวาล์วปิดแบบสี่เลี้ยวซึ่งร่างกายผลิตขึ้นผ่านกระบวนการตีขึ้นรูป - การตอกหรือกดโลหะที่ได้รับความร้อนภายใต้แรงอัดสูงให้เป็นแม่พิมพ์ที่มีรูปทรง - แทนที่จะถูกหล่อโดยการเทโลหะหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์ กระบวนการทั้งสองสร้างตัวบอลวาล์วที่มีลักษณะคล้ายกันเมื่อมองจากภายนอก และทำหน้าที่พื้นฐานเหมือนกัน นั่นคือการหมุนลูกบอลทรงกลมด้วยการเจาะทะลุเพื่อจัดตำแหน่งหรือปิดกั้นการไหลผ่านวาล์ว แต่โครงสร้างจุลภาคภายในของตัวฟอร์จนั้นแตกต่างโดยพื้นฐานจากตัวหล่อ และความแตกต่างนั้นก็คือสิ่งที่ทำให้บอลวาล์วฟอร์จเป็นตัวเลือกที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการใช้งานในกระบวนการที่มีแรงดันสูง อุณหภูมิสูง และมีความสำคัญต่อความปลอดภัย

ในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป การทำงานด้วยแรงอัดของโลหะร้อนจะทำให้โครงสร้างเกรนของโลหะผสมดีขึ้น โดยจัดแนวเกรนผลึกศาสตร์ของโลหะตามแนวโค้งของชิ้นส่วน และกำจัดความพรุน ช่องว่างการหดตัว และการแยกตัวซึ่งเกิดจากการแข็งตัวของโลหะหลอมเหลวในการหล่อ ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่มีความต้านทานแรงดึง ความแข็งแรงคราก ความทนทานต่อแรงกระแทก และความต้านทานต่อความล้าสูงกว่าตัวหล่อที่เทียบเท่ากันซึ่งทำจากโลหะผสมชนิดเดียวกัน ตัวเหล็กกล้าคาร์บอนหลอมตามมาตรฐาน ASTM A105 มีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำที่ระบุที่ 485 MPa และอัตราผลตอบแทนขั้นต่ำที่ 250 MPa ซึ่งเป็นค่าที่หล่อเหล็กกล้าคาร์บอนตามมาตรฐาน ASTM A216 WCB ไม่สามารถจับคู่ได้อย่างน่าเชื่อถือเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำกว่าและมีคุณลักษณะอัตราข้อบกพร่องที่สูงขึ้นของโครงสร้างการหล่อ

สำหรับผู้ใช้ปลายทาง ความสำคัญในทางปฏิบัติของความแตกต่างของวัสดุนี้คือ บอลวาล์วปลอมแปลง สามารถออกแบบให้มีส่วนของผนังที่บางกว่าสำหรับระดับความดันที่กำหนด ทำให้ตัวเครื่องมีขนาดเล็กลง เบากว่า และกะทัดรัดกว่าการหล่อที่เทียบเท่ากับแรงดันเดียวกัน ความกะทัดรัดนี้ไม่เพียงแต่สะดวกเท่านั้น แต่ยังเป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานในการวางท่อกระบวนการหนาแน่น การใช้งานวัสดุโลหะผสมสูง ซึ่งต้นทุนวัสดุช่วยลดน้ำหนักการออกแบบ และในสถานการณ์ที่ต้องติดตั้งวาล์วในพื้นที่จำกัด โดยไม่ทำให้ระดับแรงดันหรืออายุการใช้งานลดลง

บอลวาล์วปลอมแปลงกับหล่อ: การเปรียบเทียบโดยตรง

ทางเลือกระหว่างบอลวาล์วฟอร์จและบอลวาล์วแบบหล่อเป็นหนึ่งในการตัดสินใจเกี่ยวกับข้อกำหนดที่พบบ่อยที่สุดในการวางท่อในกระบวนการ และการทำความเข้าใจว่าแต่ละเทคโนโลยีมีข้อได้เปรียบอย่างแท้จริง แทนที่จะเลือกใช้การปลอมแปลงเป็นตัวเลือกระดับพรีเมียมโดยไม่ต้องประเมินการใช้งาน จะทำให้เกิดผลลัพธ์ทางวิศวกรรมและการจัดซื้อที่ดีขึ้น ในการใช้งานแรงดันต่ำถึงปานกลาง วาล์วแบบหล่อมีความเหมาะสมและคุ้มค่ากว่า ในงานบริการที่มีแรงดันสูง เจาะขนาดเล็ก และเป็นอันตราย การตีโลหะถือเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องและมักได้รับคำสั่ง

ขนาดที่ทับซ้อนกันระหว่างบอลวาล์วฟอร์จและบอลวาล์วแบบหล่อ — ประมาณ DN50 ถึง DN100 (2" ถึง 4") คือจุดที่การตัดสินใจด้านข้อมูลจำเพาะจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์อย่างรอบคอบที่สุด วัสดุหลอมที่ต่ำกว่า DN50 แทบจะเป็นที่ต้องการในระดับสากล เนื่องจากขนาดการหล่อขนาดเล็กในช่วงนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องที่พื้นผิวและการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังซึ่งยากต่อการควบคุมในทางปฏิบัติในการหล่อโลหะ ตัวโลหะปลอมแปลงที่สูงกว่า DN100 ไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติในเชิงเศรษฐกิจสำหรับโลหะผสมส่วนใหญ่ เนื่องจากความสามารถในการอัดขึ้นรูปที่ต้องการในการทำงานผ่านหน้าตัดทั้งหมดของเหล็กแท่งใหญ่ขนาดใหญ่นั้นมีเฉพาะในโรงงานตีขึ้นรูปหนักเฉพาะทางเท่านั้น ทำให้ตัวหล่อเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริงและคุ้มค่า ในโซนที่ทับซ้อนกัน การตัดสินใจจะขึ้นอยู่กับระดับความดัน ความรุนแรงของการบริการ และการทดสอบด้วยภาพรังสีของตัวหล่อนั้นเป็นที่ยอมรับหรือไม่ภายใต้ปรัชญาการตรวจสอบของโครงการ

การออกแบบตัวถัง: วาล์วฟอร์จแบบสองชิ้น, สามชิ้น และ Trunnion-Mounted

บอลวาล์วฟอร์จผลิตขึ้นในรูปแบบต่างๆ ของร่างกาย โดยแต่ละรูปแบบมีรูปทรงการประกอบ ลักษณะการบำรุงรักษา และความเหมาะสมสำหรับเงื่อนไขการบริการเฉพาะที่แตกต่างกัน การออกแบบตัวถังเป็นตัวกำหนดวิธีการประกอบและเก็บรักษาลูกบอล ที่นั่ง และก้านภายในตัวถัง ซึ่งจะส่งผลต่อวิธีการตรวจสอบ ซ่อมแซม และเปลี่ยนวาล์วตลอดอายุการใช้งาน

ร่างกายปลอมแปลงสองชิ้น

บอลวาล์วปลอมแปลงสองชิ้นประกอบด้วยตัวปลอมหลักและชิ้นส่วนปลายที่สองที่เกลียวหรือยึดเข้ากับร่างกายหลังจากที่ลูกบอลและที่นั่งถูกแทรกจากด้านเชื่อมต่อปลาย ตัวเครื่องแบบสองชิ้นคือการออกแบบที่พบบ่อยที่สุดในเครื่องมือวัดขนาดเล็กและบริการสาธารณูปโภค เนื่องจากมีขนาดกะทัดรัด ประหยัดในการผลิต และมีการบำรุงรักษาที่เพียงพอเมื่อติดตั้งวาล์วในตำแหน่งที่สามารถเข้าถึงได้ ข้อจำกัดของการออกแบบแบบสองชิ้นคือการถอดแยกชิ้นส่วนต้องถอดวาล์วออกจากระบบท่อ - ข้อต่อตัวถังอยู่ระหว่างข้อต่อปลายกับตัวเครื่อง ซึ่งหมายความว่าจะต้องถอดปลายไหลออกจากท่อเพื่อเปิดวาล์วเพื่อตรวจสอบหรือเปลี่ยนเบาะนั่ง สำหรับบริการที่การบำรุงรักษาแบบอินไลน์เป็นสิ่งสำคัญ แนะนำให้ใช้การออกแบบแบบสามชิ้น

ตัวฟอร์จสามชิ้น

บอลวาล์วปลอมแปลงสามชิ้นมีส่วนของร่างกายตรงกลางที่มีลูกบอลและที่นั่ง ขนาบข้างด้วยขั้วต่อปลายแยกสองตัวที่สลักเข้ากับตัวถังตรงกลางที่จุดต่อท่อแต่ละจุด เมื่อถอดโบลต์ตัวเชื่อมต่อส่วนปลายออก ตัวตรงกลางที่มีวาล์วภายในสามารถถอดออกจากระหว่างตัวเชื่อมต่อปลายทั้งสอง — ซึ่งยังคงติดอยู่กับท่อ — เพื่อการตรวจสอบ เปลี่ยนที่นั่ง หรือเปลี่ยนลูกปืน โดยไม่ทำลายข้อต่อท่อ ความสามารถในการซ่อมบำรุงแบบอินไลน์นี้เป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของการออกแบบแบบสามชิ้น และเป็นเหตุผลที่ระบุไว้สำหรับการบริการกระบวนการที่การบำรุงรักษาวาล์วจะต้องดำเนินการโดยมีการหยุดชะงักของระบบน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานที่ห่างไกลหรือนอกชายฝั่งที่การแยกระบบท่อและการเชื่อมต่อใหม่มีราคาแพงและใช้เวลานาน

บอลวาล์วฟอร์จติดรองแหนบ

ในการออกแบบบอลวาล์วแบบลอยตัว ซึ่งเป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวาล์วฟอร์จที่มีรูเจาะขนาดเล็ก บอลวาล์วไม่ได้ยึดติดกับตัวถัง แต่ลอยอยู่ระหว่างที่นั่งทั้งสอง โดยมีแรงดันในแนวเส้นผลักลูกบอลกับที่นั่งด้านท้ายน้ำเพื่อสร้างการปิดผนึก ซึ่งทำงานได้ดีที่แรงดันปานกลาง แต่ที่แรงดันสูง โหลดที่นั่งบนเบาะนั่งด้านท้ายน้ำอาจมากเกินไป ส่งผลให้เบาะนั่งสึกเร็วขึ้นและต้องใช้แรงบิดในการทำงานสูง บอลวาล์วปลอมแปลงที่ติดตั้ง Trunnion จะยึดบอลที่ด้านบนและด้านล่างในตลับลูกปืน (trunnions) ดังนั้นลูกบอลจะไม่เคลื่อนที่ในแนวแกนภายใต้แรงกดของเส้น ที่นั่งเป็นแบบสปริงโหลดและเคลื่อนไปทางลูกบอลเพื่อสร้างการปิดผนึก แทนที่จะดันลูกบอลเข้าไปในที่นั่ง การกำหนดค่านี้ช่วยลดแรงบิดในการทำงานที่แรงดันสูงได้อย่างมาก ยืดอายุของเบาะนั่ง และเปิดใช้งานฟังก์ชัน double-block-and-bleed ผ่านช่องระหว่างที่นั่งต้นน้ำและปลายน้ำ ซึ่งเป็นการกำหนดค่าที่จำเป็นสำหรับบริการแยกส่วนในข้อกำหนดด้านน้ำมันและก๊าซและกระบวนการทางเคมีหลายข้อ

วัสดุและมาตรฐาน: ASTM A105, A182 และ A694 หมายถึงอะไรสำหรับตัววาล์วฟอร์จ

ข้อมูลจำเพาะของวัสดุของตัวบอลวาล์วปลอมแปลงเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดเพียงปัจจัยเดียวในการพิจารณาความเหมาะสมสำหรับบริการที่กำหนด ซึ่งสำคัญกว่าระดับแรงดันหรือวัสดุบ่า เนื่องจากวัสดุของตัววาล์วจะกำหนดความสมบูรณ์ของโครงสร้างของวาล์ว ความต้านทานการกัดกร่อน และความสามารถด้านอุณหภูมิตลอดอายุการใช้งาน ตัววาล์วปลอมแปลงได้รับการระบุตามมาตรฐานวัสดุ ASTM ซึ่งกำหนดองค์ประกอบทางเคมี สภาวะการรักษาความร้อน และคุณสมบัติทางกลขั้นต่ำ ช่วยให้วิศวกรสามารถเปรียบเทียบวาล์วจากผู้ผลิตหลายรายบนพื้นฐานทั่วไป

ASTM A105 - เหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับการบริการทั่วไป

ASTM A105 เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับบอลวาล์วเหล็กกล้าคาร์บอนหลอมในกระบวนการท่อทั่วไป บริการไอน้ำ และระบบสาธารณูปโภค โดยระบุเหล็กกล้าคาร์บอนแมงกานีสแบบนอร์มอลไลซ์หรือแบบนอร์มอลไลซ์และปรับสภาพด้วยความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 485 MPa ความแข็งแรงครากที่ 250 MPa และข้อกำหนดการทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปีต่ำกว่า −29°C สำหรับบริการที่อุณหภูมิต่ำ A105 เหมาะสำหรับอุณหภูมิการบริการตั้งแต่ −29°C ถึง 538°C ครอบคลุมการใช้งานสาธารณูปโภคส่วนใหญ่ในโรงกลั่น ปิโตรเคมี และโรงไฟฟ้า สามารถเชื่อมเข้ากับขั้นตอนมาตรฐานได้ และเข้ากันได้กับข้อกำหนดการออกแบบวาล์ว API 6D และ ASME B16.34 ข้อจำกัดของวัสดุคือความไวต่อการกัดกร่อนโดยทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่เปียกหรือเป็นกรด โดยที่เหล็กกล้าคาร์บอนสามารถยอมรับได้เฉพาะด้วยการยับยั้งการกัดกร่อน การเคลือบป้องกัน หรือการป้องกันแคโทดเท่านั้น

ASTM A182 - การตีขึ้นรูปโลหะผสมและสแตนเลส

ASTM A182 ครอบคลุมกลุ่มเกรดการตีโลหะผสมและเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งใช้เมื่อความต้านทานการกัดกร่อนหรือขีดจำกัดอุณหภูมิของเหล็กกล้าคาร์บอนไม่เพียงพอ เกรดที่ระบุบ่อยที่สุดในตัวบอลวาล์ว ได้แก่ F304/F304L และ F316/F316L (สเตนเลสออสเทนนิติกสำหรับการกัดกร่อน), F11 และ F22 (เหล็กกล้าโลหะผสมโครเมียม-โมลิบดีนัมสำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูงถึง 593–649°C), F91 (เหล็กกล้า 9Cr-1Mo-V สำหรับการใช้งานการผลิตไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงขั้นสูง) และ F51/F60 (สเตนเลสดูเพล็กซ์และซูเปอร์ดูเพล็กซ์สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ เช่น น้ำทะเล น้ำที่ผลิตนอกชายฝั่ง และบริการโรงงานเคมีที่สเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐานประสบปัญหาการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์) ทางเลือกระหว่างเกรด A182 นั้นขับเคลื่อนโดยกลไกการกัดกร่อนเฉพาะ อุณหภูมิการทำงาน ระดับแรงดัน และข้อกำหนดด้านการเชื่อมของบริการ

ASTM A694 — เหล็กกล้าคาร์บอนที่ให้ผลตอบแทนสูงสำหรับท่อแรงดันสูง

ASTM A694 ครอบคลุมถึงเกรดการตีขึ้นรูปเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง — กำหนดไว้เป็น F42, F52, F60, F65 และ F70 โดยที่ตัวเลขดังกล่าวระบุถึงความแข็งแกร่งของผลผลิตขั้นต่ำในหน่วย ksi — ใช้โดยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ท่อก๊าซแรงดันสูงและของเหลว และตัววาล์วในบริการท่อส่ง เกรดเหล่านี้ใช้เมื่อคลาสแรงดันและรหัสการออกแบบท่อต้องการความแข็งแรงของผลผลิตสูงกว่าที่ A105 มอบให้ ทำให้ส่วนของผนังบางลงและน้ำหนักเบาที่พิกัดแรงดันที่เท่ากัน F65 และ F70 เป็นเรื่องธรรมดาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานวาล์วส่งก๊าซแรงดันสูง โดยที่ API 6D หรือ ASME B31.8 เป็นรหัสควบคุม

คลาสแรงดันและประเภทการเชื่อมต่อปลาย

บอลวาล์วปลอมแปลงผลิตขึ้นตามระดับแรงดันที่กำหนดซึ่งระบุแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP) ที่อุณหภูมิอ้างอิง โดย MAWP จะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามตารางความดัน-อุณหภูมิที่เผยแพร่ การทำความเข้าใจระบบคลาสแรงดันและการจับคู่คลาสวาล์วกับแรงดันการออกแบบระบบท่ออย่างถูกต้องเป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการเลือกวาล์วที่ปลอดภัย การระบุวาล์วคลาส 800 ในระบบที่ออกแบบมาในระดับคลาส 1500 ถือเป็นข้อผิดพลาดทางวิศวกรรมที่ร้ายแรงและอาจส่งผลร้ายแรงตามมา

บอลวาล์วปลอมแปลงมีจำหน่ายทั่วไปในคลาสแรงดัน 800, 1500, 2500 และ 4500 ต่อ ASME B16.34 คลาส 800 เป็นท่อที่มีการจัดเก็บไว้อย่างกว้างขวางที่สุดและครอบคลุมท่อส่วนใหญ่ของโรงกลั่นและโรงงานเคมีที่ทำงานที่ความดันสูงถึงประมาณ 138 บาร์ (2,000 psi) ที่อุณหภูมิแวดล้อมในเหล็กกล้าคาร์บอน คลาส 1500 ขยายเป็นประมาณ 260 บาร์ (3,750 psi) ที่อุณหภูมิแวดล้อม, คลาส 2500 เป็นประมาณ 430 บาร์ (6,250 psi) และคลาส 4500 เป็นคลาสพิเศษแรงดันสูงที่ใช้ในระบบไฮดรอลิก อุปกรณ์บนหลุมผลิต และบริการฉีดก๊าซแรงดันสูง สำหรับบริการไปป์ไลน์ที่ควบคุมโดย API 6D วาล์วได้รับการจัดอันดับโดย ANSI คลาส 150 ถึงคลาส 2500 โดยมีตารางพิกัดอุณหภูมิความดันแตกต่างเล็กน้อยจากค่า ASME B16.34 ในการกำหนดคลาสเดียวกัน

สิ้นสุดตัวเลือกการเชื่อมต่อ

บอลวาล์วฟอร์จมีจำหน่ายในประเภทการเชื่อมต่อปลายหลายประเภท และการเลือกควรสอดคล้องกับปรัชญาการเชื่อมต่อ ระดับแรงดัน และวิธีการบำรุงรักษาของระบบท่อ:

• รอยเชื่อม (SW): การเชื่อมต่อปลายที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวาล์วฟอร์จรูขนาดเล็กในขนาดสูงสุด DN50 (2 ") ท่อเลื่อนเข้าไปในซ็อกเก็ตที่เจาะเข้าไปในตัวเชื่อมต่อปลายวาล์วและมีการเชื่อมฟิลเล็ตรอบด้านนอก ให้ข้อต่อถาวรที่แข็งแรง รั่วซึม เหมาะสำหรับบริการที่มีแรงดันสูงและการสั่นสะเทือน ไม่เหมาะสำหรับบริการที่ต้องถอดวาล์วบ่อยครั้ง
• การเชื่อมแบบชน (BW): ปลายวาล์วถูกจัดเตรียมโดยมีปลายเชื่อมแบบเอียงที่เข้ากันกับท่อผสมพันธุ์ และการเชื่อมแบบชนเต็มจะเชื่อมเข้าด้วยกัน สร้างข้อต่อที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และเป็นที่ต้องการสำหรับบริการที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย ก๊าซแรงดันสูง และบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งรอยแยกในรอยเชื่อมซ็อกเก็ตอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนที่เข้มข้น
• เกลียว (NPT หรือ BSP): เกลียวท่อเรียวถูกตัดเข้ากับขั้วต่อปลายวาล์ว ใช้สำหรับบริการสาธารณูปโภคแรงดันต่ำ เครื่องมือวัด และท่อเสริมขนาดเล็กที่ความสะดวกในการเชื่อมต่อแบบเกลียวมีมากกว่าแรงดันที่ต่ำกว่าและความต้านทานต่อความเมื่อยล้าเมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อแบบเชื่อม ไม่แนะนำที่สูงกว่าระดับ Class 600 หรือในบริการระบายความร้อนแบบวงจร
• หน้าแปลน: ข้อต่อแบบหน้ายก ข้อต่อแบบวงแหวน หรือหน้าแปลนแบบหน้าแบนที่ยึดเข้ากับหน้าแปลนในระบบท่อ ช่วยให้ถอดออกเพื่อการบำรุงรักษาและการตรวจสอบได้ง่ายที่สุด โดยมีน้ำหนักและต้นทุนสูงกว่าการเชื่อมต่อแบบเชื่อม พบได้ทั่วไปในวาล์วฟอร์จแบบสามชิ้น และในการใช้งานที่คาดว่าจะมีการถอดวาล์วเป็นประจำ

วัสดุที่นั่งและประสิทธิภาพการปิดผนึกในบริการที่มีความต้องการสูง

วัสดุบ่าวาล์วของบอลวาล์วปลอมแปลงจะกำหนดความสามารถด้านอุณหภูมิ ความเข้ากันได้ทางเคมี ประสิทธิภาพการซีลตลอดอายุการใช้งาน และความเหมาะสมสำหรับการจัดการของไหลเฉพาะ บ่าล้มเหลว - จากการโจมตีทางเคมี การเสื่อมสภาพจากความร้อน หรือการสึกหรอ - เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการรั่วไหลของบอลวาล์วปลอมแปลงในการให้บริการ ทำให้การเลือกวัสดุเบาะนั่งมีความสำคัญเท่ากับข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุตัวถังเพื่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ที่นั่ง PTFE และ PTFE แบบดัดแปลง

ที่นั่งโพลีเตตร้าฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) เป็นวัสดุที่นั่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในบอลวาล์วปลอมแปลงสำหรับการบริการทางเคมีทั่วไป เนื่องจาก PTFE เป็นวัสดุเฉื่อยทางเคมีกับสารเคมีในกระบวนการผลิตแทบทุกชนิดที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 200°C มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมากที่ให้การทำงานของลูกบอลราบรื่น และสร้างการปิดระบบแบบไร้ฟองตามข้อกำหนดการทดสอบการรั่วไหลของที่นั่ง API 598 ข้อจำกัดของ PTFE มาตรฐานในบ่าวาล์วบอลปลอมแปลงคือการไหลเย็น — วัสดุจะคืบคลานและเปลี่ยนรูปภายใต้การรับแรงอัดอย่างต่อเนื่อง ทำให้บ่าวาล์วสอดคล้องกับพื้นผิวที่ผิดปกติเล็กน้อยบนลูกบอล และในที่สุดก็นำไปสู่การผ่อนคลายและการรั่วไหลของที่นั่งหลังจากผ่านรอบการให้ความร้อนหลายครั้ง สูตร PTFE ที่ได้รับการดัดแปลง — เสริมด้วยใยแก้ว คาร์บอนไฟเบอร์ หรือกราไฟท์ — ลดการไหลของความเย็นได้อย่างมาก และยืดอายุการใช้งานในการใช้งานที่มีรอบสูง ในขณะที่ยังคงรักษาข้อได้เปรียบด้านความเข้ากันได้ทางเคมีส่วนใหญ่ของ PTFE

ที่นั่งโลหะสำหรับบริการอุณหภูมิสูงและไครโอเจนิก

สูงกว่าประมาณ 200°C และในบริการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า −46°C ซึ่งที่นั่งโพลีเมอร์มาตรฐานสูญเสียคุณสมบัติทางกลไป จำเป็นต้องมีที่นั่งที่เป็นโลหะ บอลวาล์วปลอมแปลงที่นั่งด้วยโลหะใช้สแตนเลสชุบแข็ง, แผ่นซ้อนทับ Stellite หรือพื้นผิวที่นั่งทังสเตนคาร์ไบด์ที่สัมผัสกับพื้นผิวลูกบอลที่แข็งในทำนองเดียวกัน กลไกการปิดผนึกอาศัยความคลาดเคลื่อนของขนาดที่แคบระหว่างลูกบอลที่ทับและพื้นผิวที่นั่ง แทนที่จะอาศัยการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของวัสดุที่นั่งแบบอ่อน ทำให้เกิดซีลระหว่างโลหะกับโลหะ วาล์วที่ยึดด้วยโลหะให้ความสามารถในการปิดที่เชื่อถือได้ตลอดช่วงอุณหภูมิที่สูงมาก และทนทานต่อความเสียหายจากอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในกระแสกระบวนการที่จะทำลายที่นั่ง PTFE แบบอ่อนอย่างรวดเร็ว ข้อเสียคือวาล์วที่ทำด้วยโลหะต้องการแรงบิดในการทำงานที่สูงกว่า และไม่ได้ประสิทธิภาพการรั่วซึมเป็นศูนย์ของวาล์วแบบนิ่ม ซึ่งโดยทั่วไปแล้ววาล์วเหล่านี้ได้รับการจัดอันดับตามมาตรฐาน ANSI Class IV หรือการรั่วไหลของที่เบาะคลาส V มากกว่า Class VI (แบบแน่นด้วยฟองอากาศ)

การออกแบบที่ปลอดภัยจากอัคคีภัยและการรับรองการทดสอบอัคคีภัย

บอลวาล์วปลอมแปลงที่ระบุสำหรับการบริการของเหลวไวไฟหรือติดไฟได้ในโรงกลั่น โรงงานปิโตรเคมี และโรงงานนอกชายฝั่งจะต้องปลอดภัยจากไฟไหม้ ซึ่งหมายความว่าหากซีลเบาะนั่งหลักถูกทำลายด้วยไฟ วาล์วจะต้องรักษาความสามารถในการปิดที่ยอมรับได้ผ่านการซีลโลหะต่อโลหะรองจนกว่าไฟจะดับลงและสามารถเปลี่ยนวาล์วได้ การออกแบบที่ปลอดภัยจากไฟทำได้โดยการผสมผสานวงแหวนรองที่นั่งที่เป็นโลหะซึ่งจะสัมผัสกับลูกบอลเมื่อที่นั่ง PTFE หลักละลายหรือไหม้ เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของการปิดวาล์วภายใต้สภาวะที่เกิดเพลิงไหม้ บอลวาล์วปลอมแปลงที่ปลอดภัยจากไฟได้รับการทดสอบและรับรองตาม API 607 (การทดสอบไฟสำหรับวาล์วหมุนสี่ส่วน) หรือ ISO 10497 ซึ่งกำหนดโปรโตคอลการสัมผัสไฟเฉพาะและอัตราการรั่วไหลสูงสุดที่อนุญาตผ่านทางบ่าวาล์วและซีลก้านในระหว่างและหลังระยะเวลาการสัมผัสไฟ

มาตรฐานสำคัญที่ควบคุมการออกแบบและการทดสอบบอลวาล์วฟอร์จ

บอลวาล์วปลอมแปลงในบริการอุตสาหกรรมกระบวนการได้รับการออกแบบ ผลิต และทดสอบตามมาตรฐานสากลที่กำหนดไว้ซึ่งระบุข้อกำหนดด้านมิติ การจัดอันดับความดัน-อุณหภูมิ ข้อกำหนดวัสดุ โปรโตคอลการทดสอบ และข้อกำหนดในการทำเครื่องหมาย การระบุการปฏิบัติตามมาตรฐานที่ใช้บังคับ แทนที่จะระบุวาล์ว "คุณภาพสูง" เพียงอย่างเดียว เป็นวิธีเดียวที่จะรับประกันว่าวาล์วจากผู้ผลิตหลายรายสามารถประเมินบนพื้นฐานทางเทคนิคทั่วไปได้ และวาล์วที่ซื้อมานั้นตรงตามข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในบริการที่ต้องการ

• ASME B16.34: มาตรฐานการออกแบบหลักสำหรับพิกัดอุณหภูมิความดัน ความหนาของผนัง และข้อกำหนดในการทดสอบสำหรับวาล์วที่มีหน้าแปลน เกลียว และปลายเชื่อม บอลวาล์วปลอมแปลงตามมาตรฐานนี้จะต้องผ่านการทดสอบเปลือกด้วยอุทกสถิตที่ 1.5× แรงดันใช้งานที่กำหนด และทดสอบบ่าที่ 1.1× แรงดันใช้งานปกติก่อนจัดส่ง
• เอพีไอ 6D: มาตรฐานวาล์วไปป์ไลน์ที่ควบคุมการออกแบบ การผลิต การทดสอบ และการตรวจสอบบอลวาล์วที่ใช้ในท่อส่งและจ่ายน้ำมันและก๊าซ API 6D ต้องมีการทดสอบตัวถังแบบขยาย รวมถึงการทดสอบที่นั่งแก๊สแรงดันต่ำ การทดสอบที่นั่งของเหลวแรงดันสูง และการทดสอบความสมบูรณ์ของรองแหนบ ซึ่งไม่ได้รับคำสั่งจาก ASME B16.34
• เอพีไอ 598: กำหนดข้อกำหนดในการตรวจสอบและการทดสอบวาล์ว รวมถึงระดับการรั่วไหลของบ่าวาล์ว — ตั้งแต่คลาส I (เบาะโลหะอุตสาหกรรมทั่วไป) ถึงคลาส VI (เบาะนั่งแบบนุ่มที่ป้องกันฟองอากาศ) และระบุแรงดันทดสอบและอัตราการรั่วไหลที่อนุญาตสำหรับแต่ละคลาส ต้องระบุระดับการรั่วไหลของที่นั่งต่อ API 598 อย่างชัดเจนเมื่อสั่งซื้อบอลวาล์วปลอมแปลง
• เอพีไอ 607: มาตรฐานการทดสอบไฟสำหรับวาล์วสี่เลี้ยวและแอคชูเอเตอร์ ระบุสภาวะการสัมผัสไฟและการรั่วไหลภายนอกสูงสุดที่อนุญาตและอัตราการรั่วไหลของเบาะนั่งที่วาล์วป้องกันอัคคีภัยต้องเป็นไปตามในระหว่างและหลังโปรโตคอลการทดสอบอัคคีภัยที่กำหนด
• NACE MR0175 / ISO 15156: ข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับวาล์วที่ใช้ในการบริการเปรี้ยว — กระแสกระบวนการที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) มาตรฐานเหล่านี้จำกัดว่าโลหะผสมและสภาวะการบำบัดความร้อนใดบ้างที่ได้รับอนุญาตให้สัมผัสกับของเหลวที่มีรสเปรี้ยว เพื่อป้องกันการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) และการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) ที่ทำให้วัสดุที่ไวต่อความเสียหายเปราะอย่างรวดเร็ว การระบุการปฏิบัติตามมาตรฐาน NACE สำหรับบอลวาล์วฟอร์จในบริการแบบเปรี้ยวเป็นสิ่งจำเป็น และส่งผลต่อการเลือกวัสดุของตัวถัง ส่วนปิด ก้าน และสปริง

การเลือกและระบุบอลวาล์วฟอร์จ: รายการตรวจสอบที่ใช้งานได้จริง

การระบุบอลวาล์วปลอมแปลงอย่างถูกต้องสำหรับการใช้งานในกระบวนการนั้นจำเป็นต้องทำงานผ่านชุดพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้ในลำดับเชิงตรรกะ การระบุพารามิเตอร์เหล่านี้หายไปหรือไม่ถูกต้องส่งผลให้มีการเลือกวาล์วที่ไม่ปลอดภัยหรือวาล์วที่ระบุมากเกินไปและมีราคาแพงโดยไม่จำเป็นสำหรับการบริการ รายการตรวจสอบต่อไปนี้ครอบคลุมรายการข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการจัดซื้อบอลวาล์วปลอมแปลง

• บริการของเหลวและเฟส: ระบุของไหล เฟส (ของเหลว แก๊ส สองเฟส) และคุณสมบัติพิเศษใดๆ เช่น การกัดกร่อน ความเป็นพิษ ความสามารถในการติดไฟ ปริมาณ H₂S ปริมาณคลอไรด์ ปริมาณของแข็ง ซึ่งส่งผลต่อข้อกำหนดการเลือกวัสดุและการออกแบบ
• ความดันและอุณหภูมิในการทำงานและการออกแบบ: ระบุทั้งสภาวะการทำงานปกติและเงื่อนไขการออกแบบสูงสุดที่อนุญาต ซึ่งจะกำหนดระดับแรงดันที่ต้องการตามตารางอุณหภูมิแรงดัน ASME B16.34 หรือ API 6D สำหรับวัสดุตัวถังที่เลือก
• ขนาดวาล์วและรู: ระบุเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุและระบุว่าต้องใช้รูเต็ม (รูวาล์วเท่ากับรูท่อ) หรือรูลดขนาด (รูบอลมีขนาดเล็กกว่าท่อหนึ่งขนาด) จำเป็นต้องใช้วาล์วฟอร์จแบบเต็มรู โดยต้องมีการพิก เครื่องมือตรวจสอบในสายการผลิต หรือแรงดันตกขั้นต่ำน้อยที่สุด วาล์วลดขนาดจะเล็กกว่า เบากว่า และราคาต่ำกว่าเมื่อไม่มีข้อจำกัดเหล่านี้
• วัสดุตัวเครื่องและเกรด ASTM: เลือกเกรดวัสดุการตีขึ้นรูปตามการกัดกร่อนของของเหลวที่ใช้งาน อุณหภูมิ ความสามารถในการเชื่อม และรหัสที่เกี่ยวข้อง ระบุเกรด ASTM (เช่น A105N, A182 F316L, A694 F65) อย่างชัดเจน — อย่าระบุเฉพาะ "สแตนเลส" หรือ "เหล็กกล้าคาร์บอน"
• วัสดุที่นั่งและขอบ: ระบุวัสดุเบาะนั่งและความแข็ง — PTFE, PTFE ดัดแปลง, หุ้มโลหะด้วยวัสดุซ้อนทับที่ระบุ — ขึ้นอยู่กับช่วงอุณหภูมิ ความเข้ากันได้ทางเคมี และระดับการรั่วไหลของเบาะที่ต้องการต่อ API 598
• สิ้นสุดประเภทการเชื่อมต่อและมาตรฐาน: ระบุการเชื่อมต่อแบบเชื่อมซ็อกเก็ต การเชื่อมชน เกลียว หรือหน้าแปลนด้วยมาตรฐานที่ใช้บังคับ (เช่น SW ถึง ASME B16.11, BW ถึง ASME B16.25, RF หน้าแปลนถึง ASME B16.5)
• มาตรฐานการออกแบบและการทดสอบ: ระบุมาตรฐานการออกแบบที่เกี่ยวข้อง (ASME B16.34 หรือ API 6D) มาตรฐานการตรวจสอบและการทดสอบ (API 598) และข้อกำหนดเพิ่มเติมใดๆ — ทนไฟตาม API 607 บริการเปรี้ยวตาม NACE MR0175 การทดสอบแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ หรือการตรวจสอบโดยบุคคลที่สามโดยหน่วยงานตรวจสอบที่มีชื่อ
• ข้อกำหนดในการดำเนินการ: ระบุว่าวาล์วจะทำงานแบบแมนนวล (คันโยกหรือผู้ควบคุมเกียร์) หรือแบบกระตุ้น (แอ๊คทูเอเตอร์แบบนิวแมติก ไฮดรอลิก หรือแบบไฟฟ้า) และหากมีการสั่งงาน จำเป็นต้องมีทิศทางที่ปลอดภัยเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง (เปิดเมื่อขัดข้องหรือปิดเมื่อขัดข้อง) และผลป้อนกลับตำแหน่ง

การจัดหาข้อมูลจำเพาะที่สมบูรณ์นี้แก่ผู้ผลิตหรือผู้จัดจำหน่ายวาล์ว แทนที่จะขอราคาสำหรับ "บอลวาล์วคลาส 1500 ขนาด 2 นิ้ว" จะช่วยขจัดข้อสันนิษฐานที่นำไปสู่การเลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้อง การทดสอบที่ไม่เพียงพอ และข้อโต้แย้งหลังการซื้อเกี่ยวกับสิ่งที่ส่งมาจริง ในการใช้งานบริการที่เป็นอันตรายและแรงดันสูง ข้อมูลจำเพาะของวาล์วที่สมบูรณ์ไม่ใช่ค่าใช้จ่ายในการบริหารจัดการ แต่เป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยขั้นพื้นฐานทางวิศวกรรม