Introdução às válvulas de vedação de pressão
Válvulas de vedação de pressão
A construção de vedação de pressão é adotada para válvulas para serviço de alta pressão, normalmente acima de 170 bar. A característica única da tampa de vedação de pressão é que a vedação das juntas corpo-tampa melhora à medida que a pressão interna na válvula aumenta, em comparação com outras construções onde o aumento na pressão interna tende a criar vazamentos na junta corpo-tampa.
Projeto de vedação de pressão
- A/B – Tendência do capô de se mover para cima ou para baixo conforme a pressão muda
- C – Pressão do sistema
- D – Forças de vedação devido à pressão
Quanto maior a pressão interna, maior será a força de vedação. A fácil desmontagem é possível colocando o conjunto da tampa na cavidade do corpo e retirando os anéis de encosto de quatro segmentos por meio de um pino de pressão.
Baseando-se em princípios de design bastante simples, as válvulas de vedação de pressão provaram sua capacidade de lidar com aplicações cada vez mais exigentes de isolamento de vapor fóssil e de ciclo combinado, à medida que os projetistas continuam a impulsionar os envelopes de pressão/temperatura de caldeiras, HRSG e sistemas de tubulação. As válvulas de vedação de pressão estão normalmente disponíveis em faixas de tamanho de 2 polegadas a 24 polegadas e classes de pressão ASME B16.34 de #600 a #2500, embora alguns fabricantes possam acomodar a necessidade de diâmetros maiores e classificações mais altas para aplicações especiais.
As válvulas de vedação de pressão estão disponíveis em muitas qualidades de materiais, como A105 forjado e fundido em Gr.WCB, liga F22 forjada e fundida em Gr.WC9; F11 forjado e fundido em Gr.WC6, aço inoxidável austenítico F316 forjado e fundido em Gr.CF8M; para temperaturas acima de 500°C, classes forjadas F316H e fundidas austeníticas adequadas.
O conceito de projeto de vedação de pressão remonta a meados de 1900, quando, diante de pressões e temperaturas cada vez maiores (principalmente em aplicações de energia), os fabricantes de válvulas começaram a projetar alternativas à abordagem tradicional de tampa aparafusada para vedar a junta corpo/tampa. . Além de fornecer um nível mais alto de integridade de vedação de limite de pressão, muitos dos projetos de válvula de vedação de pressão pesavam significativamente menos do que suas contrapartes de válvula de castelo aparafusadas.
Capotas aparafusadas vs. vedações de pressão
Para entender melhor o conceito de projeto da vedação de pressão, vamos comparar o mecanismo de vedação do corpo ao castelo entre as tampas aparafusadas e as vedações de pressão.Figura 1representa a típica válvula Bolted Bonnet. O flange do corpo e o flange do castelo são unidos por pinos e porcas, com uma gaxeta de design/material adequado inserida entre as faces do flange para facilitar a vedação. Os pinos/porcas/parafusos são apertados com torques prescritos em um padrão definido pelo fabricante para atingir a vedação ideal. Entretanto, à medida que a pressão do sistema aumenta, o potencial de vazamento através da junta corpo/tampa também aumenta.
Agora vamos dar uma olhada na junta de vedação de pressão detalhada emFigura 2Observe as diferenças nas respectivas configurações da junta corpo/tampa. A maioria dos projetos de vedação de pressão incorpora “parafusos de fixação da tampa” para puxar a tampa para cima e vedar contra a junta de vedação de pressão. Isto, por sua vez, cria uma vedação entre a junta e o diâmetro interno (ID) do corpo da válvula.
Um anel de impulso segmentado mantém a carga. A beleza do projeto da vedação de pressão é que, à medida que a pressão do sistema aumenta, aumenta também a carga na tampa e, correspondentemente, na junta de vedação de pressão. Portanto, em válvulas de vedação de pressão, à medida que a pressão do sistema aumenta, o potencial de vazamento através da junta corpo/tampa diminui.
Esta abordagem de projeto tem vantagens distintas em relação às válvulas de castelo aparafusadas no vapor principal, na água de alimentação, no desvio da turbina e em outros sistemas de usinas de energia que exigem válvulas que possam lidar com os desafios inerentes às aplicações de alta pressão e temperatura.
Porém, com o passar dos anos, à medida que as pressões/temperaturas operacionais aumentaram e com o advento dos picos de usinas, essa mesma pressão transitória do sistema que ajudou na vedação também causou estragos na integridade da junta de vedação de pressão.
Juntas de vedação de pressão
Um dos principais componentes envolvidos na vedação da válvula de vedação de pressão é a própria junta. As primeiras juntas de vedação de pressão eram fabricadas em ferro ou aço macio. Essas juntas foram posteriormente banhadas a prata para aproveitar a capacidade do material de revestimento mais macio de fornecer uma vedação mais firme. Devido à pressão aplicada durante o hidroteste da Válvula, foi obtido um “set” (ou deformação do perfil da gaxeta) entre o Castelo e a gaxeta. Devido ao parafuso de fixação da tampa inerente e à elasticidade da junta de vedação de pressão, existia o potencial para a tampa se mover e quebrar esse “conjunto” quando sujeito à pressão do sistema aumenta/diminui, resultando em vazamento na junta do corpo/tampa.
Este problema poderia ser efetivamente neutralizado utilizando a prática de “apertar a quente” os parafusos de fixação da tampa após a equalização da pressão e temperatura do sistema, mas exigia que o pessoal de manutenção do proprietário/usuário fizesse isso após a inicialização da planta. Se esta prática não fosse seguida, existia o potencial de vazamento através da junta corpo/tampa, o que poderia danificar a junta de vedação de pressão, a tampa e/ou o diâmetro interno do corpo da válvula, além de criar problemas agravados e ineficiências que o vazamento de vapor poderia afetar as operações da planta. Como resultado, os projetistas da Valve tomaram várias medidas para resolver esse problema.
A Figura 2 mostra uma combinação de parafusos tensores da tampa com carga dinâmica (mantendo assim uma carga constante na junta, minimizando o potencial de vazamento) e a substituição da junta de vedação de pressão prateada de ferro/aço macio por uma feita de molde. grafite formado. O desenho da gaxeta mostrado na Figura 3 pode ser instalado em válvulas de vedação de pressão previamente fornecidas com a gaxeta do tipo tradicional. O advento das juntas de grafite solidificou ainda mais a confiabilidade e o desempenho da válvula de vedação de pressão na maioria das aplicações e até mesmo nos ciclos diários de operação de partida/parada.
Embora muitos fabricantes ainda recomendem o “torque a quente”, o potencial de vazamento quando isso não é feito diminui bastante. As superfícies de assentamento em válvulas de vedação de pressão, como em muitas válvulas de usinas de energia, estão sujeitas, comparativamente falando, a cargas de assentamento muito altas. A integridade da sede é mantida em função de tolerâncias de usinagem rígidas nas peças componentes, meios de fornecer o torque necessário para abrir/fechar em função de engrenagens ou atuação e seleção/aplicação de materiais adequados para superfícies de sede.
Ligas de revestimento duro à base de cobalto, níquel e ferro são utilizadas para ótima resistência ao desgaste das superfícies de assentamento da cunha/disco e do anel da sede. Os mais comumente usados são os materiais CoCr-A (por exemplo, Stellite). Esses materiais são aplicados com uma variedade de processos, incluindo arco metálico blindado, arco metálico gasoso, arco gasoso de tungstênio e arco plasma (transferido). Muitas válvulas globo com vedação de pressão são projetadas com sedes integralmente revestidas, enquanto a válvula gaveta e as válvulas de retenção normalmente possuem anéis de sede revestidos que são soldados ao corpo da válvula.
Terminologia de válvulas
Se você já lida com válvulas há algum tempo, provavelmente notou que os fabricantes de válvulas não são excessivamente criativos com os termos e o vernáculo usados no negócio. Tomemos por exemplo, “Válvulas de Bonnet aparafusadas”. A carroceria é aparafusada ao capô para manter a integridade do sistema. Para “válvulas de vedação de pressão”, a pressão do sistema auxilia o mecanismo de vedação. Para “válvulas de parada/retenção”, quando a haste da válvula está na posição fechada, o fluxo é interrompido mecanicamente, mas quando na posição aberta, o disco fica livre para atuar para verificar a reversão do fluxo. Este mesmo princípio se aplica a outras terminologias utilizadas para projeto, bem como aos tipos de válvulas e seus componentes.
Horário da postagem: 11 de maio de 2020