01.01.2021
В нефтегазовой промышленности, энергетике и химии есть технологические процессы и операции при которых температура рабочей среды поднимается выше +100°С. Такие среды считаются высокотемпературными и оборудование, работающие на них должно обладать повышенным запасом прочности и надежности.
Как материалы изменяют свои свойства под действием высокой температуры
При температуре +100°С и выше эксплуатационные характеристики материалов (в первую очередь уплотнений из полимеров) снижаются и требуется применение других более термостойких материалов.
В таблице представлена максимальная рабочая температура эксплуатации наиболее часто применяемых в арматуростроении материалов:
2. Температура по-разному влияет на разные материалы.
В ГОСТ356-80 и НТД на материал представлена зависимость «давление-температура», которая показывает, что с ростом температуры величина рабочего давления должна снижаться, чтобы сохранить прочность арматуры и ее герметичность относительно внешней среды.
Зависимость «давление-температура» для сталей.
Диаграмма «давление-температура» для фторопласта
(зависит от конструкции уплотнений и создаваемых на них при эксплуатации удельных давлений)
3. Высокая температура влияет на изменение геометрии деталей.
Расширение деталей при нагревании может привести к заклиниванию подвижных частей изделия, поэтому необходимо учитывать коэффициент линейного теплового расширения материала
Коэффициент линейного теплового расширения сталей (α, 10-6/°С-1)
Такие образом влияние высокой температуры на изменение свойств материалов должно в обязательном порядке учитываться при проектировании трубопроводной арматуры и для обеспечения ее прочности и работоспособности.
Требования к проектированию арматуры на высокотемпературные среды:
- выбор материалов, соответствующих температуре рабочей среды;
- выполнение прочностного расчета по определению необходимой геометрии деталей; - расчет температурного воздействия, определяющий характер распространения температуры между деталями в изделии, чтобы исключить риск их заклинивания из-за температурного расширения;
- изготовление и испытание в условиях, максимально приближенных к реальным, опытного образца продукции.
Высокотемпературные шаровые краны – производитель ПТПА
Шаровые краны ПТПА могут применяться на средах с температурой до +550°С.
В конструкции кранов учтены следующие особенности, свойственные изделиям, эксплуатируемым на средах с высокой температурой:
- материал для деталей кранов подбирается одного структурного класса с одинаковыми коэффициентами линейного теплового расширения;
- металлические уплотнительные поверхности пробки и седел шлифуются и беззазорно притираются друг к другу, что исключает попадание между ними частиц рабочей среды, обеспечивает очистку сферической поверхности пробки от отложений и гарантирует не только герметичность затвора по классу «А» (без протечек), но и наработку требуемого Заказчиком ресурса;
- та как в процессе эксплуатации во внутренних подвижных соединениях смазка практически отсутствует, то их подвижность обеспечивается прецизионной обработкой деталей на современном оборудовании и применением самосмазывающихся подшипников;
- в качестве материала уплотнений (прокладки, кольца сальника), обеспечивающих герметичность относительно внешней среды, в кранах применяется терморасширенный графит;
- для удобства обслуживания сальникового уплотнения и предотвращения перегрева (через корпус арматуры) приводного устройства краны изготавливаются с увеличенной стойкой, дающей также возможность установки на трубопровод и изделие защитной теплоизоляции;
-
сальниковый узел кранов на взрывопожароопасные среды (например, кислород) дополнительно оснащается комплектом тарельчатых пружин для обеспечения постоянного динамического поджатия уплотнительных колец, гарантирующего 100% герметичность по шпинделю в процессе всего срока эксплуатации изделия.
Особое внимание уделяется выбору типа уплотнения крана:
- для рабочих сред с температурой до +200°С краны могут быть изготовлены с уплотнением затвора из мягких уплотнений (фторкаучука, термопласта или фторопласта) и иметь пробку с никелефосфорным покрытием,
- для сред с температурой выше +200°С краны изготавливаются с металлическим уплотнением затвора, в котором уплотнительные поверхности пробки и седел имеют твердое износостойкое покрытие из карбида вольфрама, хрома или кремния, наносимое газопламенным методом.
Прочность кранов производства АО «ПТПА» при экстремальных условиях эксплуатации и наличие в них необходимых тепловых зазоров проверены с помощью современных верифицированных программных средств, а работоспособность и надежность подтверждена как испытаниями опытных образцов в специализированных испытательных центрах, так и подопытной эксплуатацией непосредственно на объектах Заказчика.
Дополнительной особенностью кранов АО «ПТПА» для сред с высокой температурой является обеспечение их конструкцией требований по огнестойкости, т.е. после внешнего огневого воздействия температурой до +1000°С в течение 30 минут они сохраняют работоспособность и герметичность в затворе и по отношению к внешней среде. Данное свойство кранов подтверждено сертификатом на соответствие требованиям международного стандарта API 6FA, выданным по результатам испытаний на огнестойкость, и позволяет применять их в системах пожаротушения, отвечающих за ликвидацию аварийных ситуаций на промышленных объектах.
Комплектация высокотемпературных кранов
Из-за экстремальных условий эксплуатации шаровые краны ПТПА на среды с высокой температурой комплектуются приводным устройством,
имеющим двойной запас по крутящему моменту для управления.
Также вместе с изделием может быть поставлен термочехол, предотвращающий возможность ожога о нагретую поверхность крана и обеспечивающий безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации изделия. имеющим двойной запас по крутящему моменту для управления.
Подробную информацию о характеристиках изделий вы можете найти в нашей презентации на сайте: https://ptpa.ru/products/lnd_prod_1/
Номенклатурная линейка кранов ПТПА
В 2021 году была расширена номенклатурная линейка шаровых кранов ПТПА для высокой температуры. В рамках заказа для проекта Арктик СПГ 2 компании «Новатэк» были изготовлены крупногабаритные изделия диаметром до 1000 мм.
В настоящее время ПТПА предлагает заказчикам высокотемпературные краны диаметром от 50 до 1200 мм и давлением от 1,6 до 10,0 МПа. Краны могут применяться на жидких и газообразных неагрессивных рабочих средах, включая вязкие, такие как гудрон, мазут, тяжелые фракции углеводородов, а также среды с содержанием механических примесей размером более 1 мм.
