Клапаны из ПВХ и ХПВХ: лучшее управление потоком на линиях химической обработки

Первым признаком того, что химическая линия теряет контроль, редко бывает разрыв трубы. Это клапан, который все еще вращается, но больше не закрывается, или ручка, для перемещения которой теперь нужны две руки.

На линии перекачки соляной кислоты при температуре 55 °C шаровой клапан из углеродистой стали может прорваться через несколько месяцев, а трим из нержавеющей стали 316L начинает терять геометрию седла, поскольку хлориды атакуют корпус и область штока. Каждое из этих изменений разрывает связь между положением ручки и фактическим потоком. Это рабочее определение потери контроля потока.

Корпуса клапанов из ПВХ (непластифицированного поливинилхлорида) и ХПВХ (хлорированного поливинилхлорида) полностью устраняют путь коррозии. Оба являются термопластами без механизма электрохимической коррозии, поэтому корпус, правильно рассчитанный на рабочую жидкость, сохраняет свое отверстие, седло и рабочий крутящий момент. Чего они не устраняют, так это необходимости согласовывать материал, температуру, давление и тип клапана с условиями эксплуатации.

Где металлические корпуса клапанов теряют контроль потока

Металлический клапан перестает контролировать поток задолго до того, как произойдет утечка, поскольку коррозия изменяет седло, крутящий момент штока и эффективный диаметр отверстия, в то время как корпус остается структурно неповрежденным.

Аустенитные нержавеющие стали, такие как 316L, имеют пассивный слой оксида хрома. Ионы хлорида локально разрушают этот слой, вызывая точечную коррозию и, в ряде сочетаний условий эксплуатации при температуре выше 60 °С, хлоридное коррозионное растрескивание под напряжением. Классическими примерами являются линии дозирования соляной кислоты, гипохлорита и рассолов с высоким содержанием хлоридов. Снижение не является линейным: клапан может пройти испытание на герметичность при вводе в эксплуатацию и не удержать статический напор восемнадцать месяцев спустя.

Стандартный инженерный ответ — сплав более высокого качества, часто сплав на основе никеля или титана. Это решает проблему коррозии и создает три новых: капитальные затраты, кратные стоимости термопластической альтернативы, длительное время выполнения отливок и гальваническая пара там, где корпус из сплава встречается с трубопроводами из углеродистой стали.

Термопластичные тела меняют картину тремя способами, которые имеют значение для контроля:

• Электрохимическая коррозия отсутствует, поэтому диаметр отверстия и геометрия седла остаются заводскими.
• Нет гальванической пары со стальными трубопроводами, поэтому нет ускоренного воздействия на поверхность фланца.
• Гладкий канал, абсолютная шероховатость которого обычно составляет около 0,0015 мм для ПВХ, который противостоит образованию окалины и биопленки, сужающей путь потока.

ПВХ или ХПВХ: решает температурная линия

UPVC подходит для непрерывной эксплуатации при температуре примерно до 60 °С, а ХПВХ увеличивает этот потолок примерно до 93 °С при пониженном номинальном давлении.

Оба материала изготовлены на основе ПВХ. ХПВХ производится путем постхлорирования ПВХ-смолы, что повышает содержание хлора с примерно 57 процентов по весу до примерно 67 процентов. Дополнительный хлор повышает температуру стеклования и теплового отклонения, поэтому корпус из ХПВХ сохраняет свою форму и нагрузку на седло при температурах, при которых корпус из ПВХ начал бы размягчаться и ползти.

Эти два материала сильно перекрывают друг друга по химической стойкости. Оба метода позволяют работать с разбавленными и умеренными концентрациями серной, соляной и фосфорной кислоты. ХПВХ расширяет допустимый диапазон при повышенной температуре и обеспечивает больший запас прочности по отношению к окислительным средам, таким как гипохлорит натрия. Если температура процесса остается ниже 60 °C и действуют бюджетные правила, UPVC остается более экономичным органом.

Глубина сравнения имеет значение на этапе отбора; подробный Сравнение материалов клапанов из ПВХ и ХПВХ Стоит прочитать, прежде чем спецификация будет заморожена.

Какой тип клапана обеспечивает необходимый вам контроль

Подберите тип клапана в соответствии с назначением: шаровые краны для плотного закрытия, дроссельные клапаны для изоляции большого диаметра, мембранные клапаны для работы с загрязнением или дросселирования и обратные клапаны для защиты от обратного потока.

Шаровые краны: запорные и пропускные

Четвертьоборотный шаровой кран обеспечивает герметичное перекрытие при минимальном перепаде давления среди всех типов изоляции, поскольку полнопроходное отверстие соответствует внутреннему диаметру трубы. Поскольку площадь проходного сечения зависит от площади отверстия, корпус с полнопроходным отверстием пропускает примерно в два раза больший поток, чем корпус со стандартным отверстием того же номинального размера при том же перепаде давления. Эта способность является преимуществом запирания, а не дросселирования: частично открытый шар прижимает абразивные частицы к уплотнению и вызывает кавитационные повреждения.

SCH80/DIN UPVC/CPVC Тип I Промышленный шаровой клапан Четвертьоборотный шаровой кран с низким гидравлическим сопротивлением и герметичным уплотнением, доступны в размерах DN15–DN100 для химических трубопроводов, трубопроводов водоочистки и систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Посмотреть продукт →

Поворотные затворы: большой проход, компактная конструкция

При диаметре примерно DN100 дисковый затвор является экономичным изолирующим выбором. Диск постоянно находится на пути потока, поэтому предусмотрен постоянный перепад давления, и край диска становится точкой эрозии при работе со шламом. Бесфланцевые корпуса и корпуса с наконечниками экономят место; Операторы редуктора дают механическое преимущество, которого не может добиться рычаг на 10-дюймовом диске.

Клапан-бабочка с шестеренчатым приводом из ПВХ/ХПВХ для крупных трубопроводов Дисковый затвор из ПВХ/ХПВХ с шестеренчатым приводом диаметром DN160–DN400 подходит для линий водоподготовки, химической обработки и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, где более крупные запорные клапаны требуют надежного уплотнения. Посмотреть продукт →

Мембранные клапаны: механизм остается сухим

Мембранный клапан переливного типа защищает рабочие части от жидкости, что делает его выбором по умолчанию для суспензий, кристаллизующихся растворов и дозирующих линий, которые требуют частичного открытия. Мембрана является изнашиваемой деталью с определенным интервалом замены, а профиль водослива ограничивает производительность по сравнению с шаровым краном того же размера.

SCH80/DIN UPVC/CPVC фланцевый мембранный клапан Фланцевый мембранный клапан из ПВХ/ХПВХ для агрессивных жидкостей и газов, доступны DN25–DN125 с ручным или пневматическим управлением и вариантами фланцев DIN/ANSI/JIS. Посмотреть продукт →

Обратные клапаны: защита остальной части контура

Шаровой чек подходит для вертикальных трасс и линий с малым потоком, где колеблющийся чек будет дребезжать; поворотный стопор обеспечивает меньший перепад давления на больших горизонтальных линиях. Разместите его после нагнетания насоса и перед любой точкой дозирования, чтобы обратный поток не мог загрязнить дозирующий блок.

Снижение номинальных характеристик превращает главный рейтинг в рабочий предел

Клапан из термопластика, рассчитанный на давление 150 фунтов на квадратный дюйм при 23 °С, может выдерживать значительно меньше половины этого давления при 80 °С, поэтому реальный рабочий предел определяет диаграмма давления и температуры, а не числовое значение в заголовке.

Термопласты расползаются при длительной нагрузке, и допустимое напряжение падает с повышением температуры. В стандарте ISO 15493 указано, как компоненты трубопроводов из ПВХ, ПВХ-С и АБС снижаются в зависимости от температуры в промышленном применении, и производители публикуют диаграммы давления и температуры, построенные на этой логике. Наибольшее значение давления, указанное в техническом описании, соответствует значению 23 °C.

Приведенные выше факторы являются ориентировочными инженерными оценками для сравнения, а не рейтингом производителя. Добавьте допуск на помпаж к уменьшенному показателю: запорный напор насоса плюс переходный подъем при быстром закрытии клапана — это число, против которого следует проектировать, а шаровой клапан с соленоидным приводом, закрывающийся менее чем за секунду, создает больший скачок напряжения, чем дроссельный клапан с шестеренчатым приводом.

Размеры и детали интерфейса, которые определяют, подойдет ли клапан

Клапан, который соответствует номинальному давлению, но не имеет диаметра отверстия фланца или строительной длины, не будет установлен, поэтому данные DIN и ANSI должны быть указаны в запросе, а не на месте.

Фланцы ANSI B16.5 класса 150 и DIN PN10 или PN16 имеют одинаковое количество болтов для некоторых размеров и различаются для других, а диаметр болта и диаметр отверстия редко совпадают точно. Клапаны из термопласта предлагаются с отверстиями по любому образцу, поэтому на чертеже должно быть указано, какой из них. То же самое относится и к толщине стенки: конец клапана ASTM Schedule 80 не соответствует концу трубы метрической серии DIN, даже если номинальный диаметр соответствует.

Для режима дросселирования рабочее правило состоит в том, чтобы подобрать такой размер, чтобы нормальный расход составлял от 20 до 80 процентов пропускной способности клапана, что удерживает плунжер или диафрагму на обоих крайних концах его хода. Для режима изоляции выберите размер в соответствии со скоростью линии и проверьте полученное падение давления при расчетном расходе.

Наконец-то совместное лечение. Соединения, склеенные растворителем, соответствуют стандарту ASTM D2855, а время отверждения зависит от диаметра трубы и температуры окружающей среды. Для испытания 2-дюймового соединения требуются часы, а не минуты; проверка зеленого соединения является наиболее распространенной причиной плачущего фланца, в котором обвиняют клапан.

Что необходимо проверить перед публикацией заказа на поставку клапана

Шесть документов и деталей определяют, пройдет ли заказ на термопластичный клапан без сюрпризов.

• Диаграмма давления и температуры для конкретного состава корпуса, эластомера седла и диафрагмы.
• Класс соединения по ASTM D1784, например 23447 для хлорированного ПВХ и 12454 для непластифицированного ПВХ, указанный в сертификате.
• Стандарт сверления фланца и монтажная длина указаны на чертеже, а не подразумеваются.
• Крутящий момент привода указан с запасом при максимальной рабочей температуре, поскольку потребность в крутящем моменте возрастает по мере затвердевания уплотнений.
• Протоколы испытаний корпуса и седла, а также список NSF/ANSI 61, где по линии подается питьевая или техническая вода.
• Запасные диафрагмы, седла и уплотнительные кольца указаны в зависимости от материала и с указанным интервалом замены.

Номиналы клапанов для специальных компонентов в системах из ПВХ и ХПВХ соответствуют стандарту ASTM F1970, который представляет собой спецификацию, на которую следует ссылаться, когда покупателю требуется база для оценки за пределами страницы каталога. ZHEYI Pipeline (Wuhan) Co., Ltd. заявляет о сертифицированном по стандарту ISO 9001 производстве в двух производственных центрах и поставляет клапаны из ПВХ и ХПВХ, просверленные по шаблонам DIN или ANSI, для проектов химической, литиевой и водоподготовки; ассортимент продукции производителя перечисляет шаровые, дроссельные, диафрагменные и обратные корпуса с вариантами пневматического и электрического привода.

Практика установки и запуска, обеспечивающая контроль

Пять практических практик сохраняют характеристики потока, для которых был выбран клапан.

1. Поддерживайте клапан самостоятельно. Корпус из термопласта не является опорой для труб и деформируется под действием неподдерживаемых пролетных нагрузок.
2. Перед затяжкой выровняйте фланцы, затем затяните болты крест-накрест согласно рисунку производителя прокладки. Чрезмерное усилие раздавливает поверхность прокладки и деформирует корпус.
3. Полностью отверждайте соединения, склеенные растворителем, в соответствии с ASTM D2855 перед любыми испытаниями под давлением и никогда не используйте клапан для установки на место смещенного участка трубы.
4. Перемещайте пневматические и электрические приводы во всем диапазоне при рабочей температуре и устанавливайте пределы открытия и закрытия на приводе, а не на рычаге.
5. Перед каждой диафрагмой и обратным клапаном установите Y-образный или корзинчатый фильтр на входе и очищайте его через определенные промежутки времени, а не в случае неисправности.

Прямые ответы на вопросы, определяющие порядок

Обеспечивают ли клапаны из ПВХ и ХПВХ одинаковую пропускную способность?

Да. При одинаковом номинальном размере и типе порта клапаны из ПВХ и ХПВХ одинаковой геометрии имеют одинаковый внутренний диаметр и одинаковый коэффициент расхода. Разница заключается в допустимых температурах и допустимом давлении при этой температуре, а не в производительности при 23 °C.

При какой температуре следует переключить процесс с ПВХ на ХПВХ?

Планируйте переключатель при 60 ° C. Выше этой линии допустимое давление для ПВХ резко падает, в то время как для ХПВХ сохраняется полезный запас примерно до 93 °C, при условии, что давление снижается в соответствии с диаграммой давления и температуры производителя.

Можно ли использовать шаровой кран из ХПВХ для дросселирования?

Только кратковременно и при низком перепаде давления. Частично открытый шар подвергает седло ускоренному износу, а в условиях кавитации – эрозии поверхности шара. Для непрерывного дросселирования используйте мембранный клапан или регулирующий клапан такого размера, чтобы нормальный расход составлял от 20 до 80 процентов производительности.

Какой стандарт поддерживает номинальное давление клапана из ХПВХ?

ISO 15493 определяет рамки снижения номинальных характеристик компонентов промышленных трубопроводов из ПВХ-C, а ASTM F1970 охватывает специальные клапаны в системах из ПВХ и ХПВХ. Обязательным документом для конкретной покупки остается диаграмма давления и температуры производителя для данной комбинации кузова и сиденья.