Zawory UPVC i CPVC: lepsza kontrola przepływu w liniach przetwarzania chemicznego

Pierwszą oznaką utraty kontroli nad linią chemiczną rzadko jest pęknięcie rury. Jest to zawór, który nadal się obraca, ale już nie zamyka, lub uchwyt, który wymaga teraz dwóch rąk do poruszania.

W linii przesyłowej kwasu chlorowodorowego o temperaturze 55°C zawór kulowy ze stali węglowej może przebić się w ciągu kilku miesięcy, a oprawa ze stali nierdzewnej 316L zaczyna tracić geometrię gniazda, gdy chlorki atakują korpus i obszar trzpienia. Każda z tych zmian przerywa połączenie pomiędzy pozycją uchwytu a rzeczywistym przepływem. To jest robocza definicja utraconej kontroli przepływu.

Korpusy zaworów z PCV (nieplastyfikowanego polichlorku winylu) i CPVC (chlorowanego polichlorku winylu) całkowicie usuwają tę ścieżkę korozji. Obydwa są tworzywami termoplastycznymi pozbawionymi mechanizmu korozji elektrochemicznej, zatem korpus odpowiednio dobrany do cieczy zachowuje swój otwór, gniazdo i roboczy moment obrotowy. To, czego nie eliminują, to konieczność dopasowania materiału, temperatury, ciśnienia i rodzaju zaworu do obciążenia.

Gdzie metalowe korpusy zaworów tracą kontrolę przepływu

Zawór metalowy przestaje kontrolować przepływ na długo przed wyciekiem, ponieważ korozja zmienia gniazdo, moment obrotowy trzpienia i efektywny otwór, podczas gdy korpus pozostaje nienaruszony konstrukcyjnie.

Austenityczne stale nierdzewne, takie jak 316L, zależą od pasywnej warstwy tlenku chromu. Jony chlorkowe lokalnie niszczą tę warstwę, powodując wżery i, w szeregu kombinacji zastosowań powyżej około 60°C, pękanie chlorkowe na skutek korozji naprężeniowej. Klasyczne przypadki to linie dozowania kwasu solnego, podchlorynu i solanki bogatej w chlorki. Spadek nie jest liniowy: zawór może przejść test szczelności przy uruchomieniu i nie utrzymać ciśnienia statycznego osiemnaście miesięcy później.

Standardową odpowiedzią inżynierską jest wyższy stop, często gatunek na bazie niklu lub tytanu. To rozwiązuje problem korozji i stwarza trzy nowe: koszty inwestycyjne alternatywy termoplastycznej, długie czasy realizacji odlewów i połączenie galwaniczne wszędzie tam, gdzie korpus ze stopu styka się z rurami ze stali węglowej.

Ciała termoplastyczne zmieniają obraz na trzy sposoby, które mają znaczenie dla kontroli:

• Brak korozji elektrochemicznej, więc średnica otworu i geometria gniazda pozostają takie same, jak fabrycznie.
• Brak połączenia galwanicznego z rurociągami stalowymi, więc nie ma przyspieszonego ataku na powierzchnię czołową kołnierza.
• Gładki otwór, zwykle podawany dla PVC o szorstkości bezwzględnej około 0,0015 mm, który jest odporny na osadzanie się kamienia i biofilmu, które zwężają ścieżkę przepływu.

UPVC lub CPVC: Linia temperatury decyduje

UPVC nadaje się do ciągłej pracy w temperaturze do około 60 ° C, a CPVC zwiększa ten sufit do około 93 ° C przy obniżonym ciśnieniu znamionowym.

Obydwa materiały są na bazie PVC. CPVC jest wytwarzany przez chlorowanie żywicy PVC, która podnosi zawartość chloru z około 57 procent wagowych do około 67 procent. Dodatkowy chlor podnosi temperaturę zeszklenia i ugięcia pod wpływem ciepła, dlatego korpus CPVC zachowuje swój kształt i obciążenie gniazda w temperaturach, w których korpus UPVC zacząłby mięknąć i pełzać.

Obydwa materiały w dużym stopniu pokrywają się pod względem odporności chemicznej. Rozcieńczone i umiarkowane stężenia kwasu siarkowego, solnego i fosforowego są obsługiwane przez oba. CPVC rozszerza dopuszczalny zakres w podwyższonej temperaturze i zapewnia większy margines w stosunku do mediów utleniających, takich jak podchloryn sodu. Tam, gdzie proces przebiega poniżej 60 ° C i obowiązują zasady budżetowe, UPVC pozostaje bardziej ekonomicznym rozwiązaniem.

Głębokość porównania ma znaczenie na etapie selekcji; szczegółowy porównanie materiałów zaworów UPVC i CPVC warto przeczytać zanim specyfikacja zostanie zamrożona.

Który typ zaworu zapewnia kontrolę, której potrzebujesz

Dopasuj typ zaworu do zadania: zawory kulowe do szczelnego odcięcia, przepustnice do izolacji o dużej średnicy, zawory membranowe do pracy w warunkach zabrudzeń lub dławienia oraz zawory zwrotne do ochrony przed przepływem zwrotnym.

Zawory kulowe: odcinające i wydajnościowe

Zawór kulowy ćwierćobrotowy zapewnia szczelne odcięcie przy najniższym spadku ciśnienia spośród wszystkich rodzajów izolacji, ponieważ otwór z pełnym otworem jest dopasowany do wewnętrznej średnicy rury. Ponieważ obszar przepływu skaluje się wraz z kwadratem otworu, korpus z pełnym otworem przepuszcza mniej więcej dwukrotnie większy przepływ niż korpus ze standardowym otworem o tym samym nominalnym rozmiarze przy tym samym spadku ciśnienia. Ta pojemność jest zaletą odcinania, a nie dławienia: częściowo otwarta kula osadza cząstki ścierne na uszczelce i powoduje uszkodzenia kawitacyjne.

Przemysłowy zawór kulowy SCH80/DIN UPVC/CPVC typu I Zawór kulowy ćwierćobrotowy o niskim oporze przepływu i szczelnym uszczelnieniu, dostępny w średnicach DN15–DN100 do rurociągów chemicznych, uzdatniających wodę i HVAC. Zobacz produkt →

Zawory motylkowe: duży otwór, kompaktowe wymiary

Powyżej około DN100, ekonomicznym wyborem jest zawór motylkowy. Tarcza przez cały czas znajduje się na ścieżce przepływu, w związku z czym powstaje trwały spadek ciśnienia, a krawędź tarczy staje się punktem erozji podczas pracy z szlamem. Korpusy płytek i występów oszczędzają miejsce; operatorzy przekładni zapewniają mechaniczną przewagę, której nie może zapewnić dźwignia na 10-calowej tarczy.

Zawór motylkowy z przekładnią UPVC/CPVC do dużych rurociągów Zawór motylkowy z przekładnią zębatą UPVC/CPVC w średnicach DN160–DN400, odpowiedni do uzdatniania wody, przetwarzania chemicznego i linii HVAC, gdzie większe zawory odcinające wymagają niezawodnego uszczelnienia. Zobacz produkt →

Zawory membranowe: mechanizm pozostaje suchy

Zawór membranowy typu przelewowego utrzymuje części robocze z dala od płynu, co czyni go domyślnym wyborem w przypadku zawiesin, roztworów krystalizujących i linii dozujących wymagających częściowego otwarcia. Membrana jest częścią zużywalną o określonym czasie wymiany, a profil jazu ogranicza wydajność w porównaniu z zaworem kulowym o tej samej wielkości.

Zawór membranowy kołnierzowy SCH80/DIN UPVC/CPVC Kołnierzowy zawór membranowy z UPVC/CPVC do żrących cieczy i gazów, dostępny w średnicach DN25–DN125 z obsługą ręczną lub pneumatyczną oraz opcjami z kołnierzem DIN/ANSI/JIS. Zobacz produkt →

Zawory zwrotne: ochrona pozostałej części pętli

Kontrola piłki pasuje do biegów pionowych i linii o niskim przepływie, gdzie kontrola zamachu mogłaby drgać; kontrola wahadłowości zapewnia niższy spadek ciśnienia na większych liniach poziomych. Umieścić go za wylotem pompy i przed jakimkolwiek punktem dozowania, tak aby przepływ wsteczny nie mógł zanieczyścić płozy dozującej.

Obniżenie wartości znamionowych zamienia ocenę nagłówkową w limit roboczy

Zawór termoplastyczny o ciśnieniu znamionowym 150 psi w temperaturze 23°C może wytrzymać znacznie mniej niż połowę tego w temperaturze 80°C, zatem rzeczywisty limit roboczy określa wykres ciśnienia i temperatury, a nie numer nagłówka.

Tworzywa termoplastyczne pełzają pod długotrwałym obciążeniem, a dopuszczalne naprężenia zmniejszają się wraz ze wzrostem temperatury. ISO 15493 określa, w jaki sposób elementy rurociągów z PVC-U, PVC-C i ABS są obniżane pod kątem temperatury w zastosowaniach przemysłowych, a producenci publikują wykresy ciśnienia i temperatury oparte na tej logice. Największa wartość ciśnienia wydrukowana w arkuszu danych to wartość 23°C.

Powyższe czynniki stanowią orientacyjne szacunki inżynieryjne do celów porównawczych, a nie ocenę producenta. Do wartości obniżonej należy dodać naddatek na udar: wysokość podnoszenia pompy plus przejściowy wzrost od szybkiego zamknięcia zaworu to liczba, na którą należy zwrócić uwagę, a zawór kulowy uruchamiany elektromagnetycznie zamykający się w czasie krótszym niż sekunda generuje większy udar niż motyl napędzany przekładnią.

Szczegóły dotyczące rozmiaru i interfejsu, które decydują o tym, czy zawór pasuje

Zawór odpowiadający ciśnieniu znamionowemu, ale nie posiadający otworu w kołnierzu ani wymiaru czołowego nie zostanie zamontowany, dlatego szczegóły DIN i ANSI należy uwzględnić w zapytaniu, a nie na miejscu.

Kołnierze ANSI B16.5 klasy 150 i DIN PN10 lub PN16 mają tę samą liczbę śrub w niektórych rozmiarach i różnią się w innych, a średnica śrub i średnica otworu rzadko są dokładnie takie same. Oferowane są zawory termoplastyczne z wierceniem według dowolnego wzoru, dlatego rysunek musi określać, który z nich. To samo dotyczy grubości ścianki: końcówka zaworu ASTM Schedule 80 nie pasuje do końcówki rury metrycznej DIN, nawet jeśli średnica nominalna jest zgodna.

W przypadku pracy dławiącej zasadą roboczą jest dobranie takiego rozmiaru, aby normalny przepływ mieścił się w przedziale od 20 do 80 procent wydajności zaworu, co utrzymuje grzyb lub membranę poza obydwoma skrajnymi końcami jego skoku. W przypadku izolacji należy dopasować rozmiar do prędkości przewodu i sprawdzić powstały spadek ciśnienia przy przepływie projektowym.

Wreszcie wspólne leczenie. Połączenia cementowane rozpuszczalnikiem podlegają normie ASTM D2855, a czas utwardzania zależy od średnicy rury i temperatury otoczenia. 2-calowe złącze wymaga godzin, a nie minut przed próbą ciśnieniową; testowanie zielonego złącza jest najczęstszą przyczyną płaczu kołnierza, który jest obwiniany za zawór.

Co należy sprawdzić przed wydaniem zamówienia zakupu firmy Valve

Sześć dokumentów i szczegółów decyduje o tym, czy zamówienie na zawór termoplastyczny przebiegnie bez niespodzianek.

• Wykres ciśnienia i temperatury dla dokładnego związku korpusu, elastomeru gniazda i membrany.
• Klasa ogniw złożonych zgodna z ASTM D1784, np. 23447 dla chlorowanego PVC i 12454 dla nieplastyfikowanego PVC, podana w certyfikacie.
• Standard wiercenia kołnierzy i wymiar powierzchni czołowej podany na rysunku, ale nie sugerowany.
• Moment obrotowy siłownika podawany z marginesem dla maksymalnej temperatury roboczej, ponieważ zapotrzebowanie na moment obrotowy wzrasta wraz ze sztywnieniem uszczelek.
• Zapisy testów obudowy i gniazda oraz wykaz NSF/ANSI 61, gdzie rurociągiem transportowana jest woda pitna lub procesowa.
• Zapasowe membrany, gniazda i pierścienie typu O-ring określone według materiału, z określonym okresem wymiany.

Wartości znamionowe zaworów dla specjalnie zaprojektowanych komponentów w systemach PVC i CPVC są objęte normą ASTM F1970, która jest specyfikacją, którą należy przytoczyć, gdy kupujący potrzebuje podstawy oceny wykraczającej poza stronę katalogu. ZHEYI Pipeline (Wuhan) Co., Ltd. potwierdza produkcję w dwóch centrach produkcyjnych posiadającą certyfikat ISO 9001 i dostarcza zawory UPVC i CPVC owiercone według wzorców DIN lub ANSI na potrzeby projektów chemicznych, litowych i uzdatniania wody; asortyment produktów producenta wymienia kulki, motylki, membrany i korpusy kontrolne z opcjami uruchamiania pneumatycznego i elektrycznego.

Praktyki instalacji i uruchamiania, które zapewniają kontrolę

Pięć praktyk terenowych pozwala zachować wydajność przepływu, dla której zawór został wybrany.

1. Podeprzyj zawór niezależnie. Korpus termoplastyczny nie jest podporą rury i odkształca się pod wpływem niepodpartych obciążeń rozpiętości.
2. Przed dokręceniem wyrównaj kołnierze, a następnie dokręć śruby na krzyż zgodnie z danymi producenta uszczelki. Nadmierny moment obrotowy miażdży powierzchnię uszczelki i zniekształca korpus.
3. Całkowicie utwardzić złącza cementowane rozpuszczalnikiem zgodnie z normą ASTM D2855 przed jakąkolwiek próbą ciśnieniową i nigdy nie używać zaworu do wciągania na miejsce niewspółosiowo ułożonej rury.
4. Przesuń siłowniki pneumatyczne i elektryczne w pełnym zakresie w temperaturze roboczej i ustaw granice otwarcia i zamknięcia na siłowniku, a nie na dźwigni.
5. Przed każdą membraną i zaworem zwrotnym należy umieścić filtr siatkowy typu Y lub filtr koszowy i czyścić go w ustalonych odstępach czasu, a nie w przypadku awarii.

Bezpośrednie odpowiedzi na pytania decydujące o kolejności

Czy zawory UPVC i CPVC zapewniają tę samą przepustowość?

Tak. Przy tym samym rozmiarze nominalnym i stylu przyłącza zawory UPVC i CPVC o identycznej geometrii mają ten sam otwór i ten sam współczynnik przepływu. Różnica polega na wydajności temperaturowej i dopuszczalnym ciśnieniu w tej temperaturze, a nie wydajności przy 23 °C.

W jakiej temperaturze należy zmienić proces z UPVC na CPVC?

Zaplanuj przełącznik na 60 °C. Powyżej tej linii dopuszczalne ciśnienie dla UPVC gwałtownie spada, podczas gdy CPVC zachowuje użyteczny margines do około 93 ° C, pod warunkiem, że ciśnienie zostanie obniżone zgodnie z tabelą ciśnienia i temperatury producenta.

Czy do dławienia można zastosować zawór kulowy CPVC?

Tylko na krótko i przy niskim ciśnieniu różnicowym. Częściowo otwarta kula naraża gniazdo na przyspieszone zużycie, a podczas pracy kawitacyjnej na erozję powierzchni kuli. W przypadku ciągłego dławienia należy zastosować zawór membranowy lub zawór regulacyjny o takim rozmiarze, aby normalny przepływ mieścił się w zakresie od 20 do 80 procent wydajności.

Która norma potwierdza wartość ciśnienia zaworu CPVC?

ISO 15493 określa ramy obniżania wartości znamionowych dla komponentów rurociągów przemysłowych z PVC-C, a ASTM F1970 obejmuje specjalne zawory w systemach PVC i CPVC. Dokumentem wiążącym dla konkretnego zakupu pozostaje sporządzona przez producenta tabela ciśnienia i temperatury dla danej kombinacji nadwozia i siedzenia.