La vanne est un élément important du système de canalisation d'une usine pétrochimique. Il a de nombreux types et de grandes quantités. C'est l'une des principales sources de fuites dans l'usine. Par conséquent, les exigences de fuite de la vanne sont très importantes. Les performances d'étanchéité de la vanne font référence à la capacité des pièces d'étanchéité de la vanne à empêcher la fuite du fluide.
Les principales pièces d'étanchéité de la vanne sont : la surface d'adaptation entre les pièces d'ouverture et de fermeture et le siège de vanne, la coopération entre la garniture et la tige de vanne et le presse-étoupe, et la connexion entre le corps de vanne et le couvercle de vanne. La première fuite est appelée fuite interne, qui affecte directement la capacité de la vanne à couper le fluide et le fonctionnement normal de l'équipement. La fuite dans les deux derniers endroits est appelée fuite externe, c'est-à-dire que le fluide fuit de l'intérieur de la vanne vers l'extérieur de la vanne, ce qui affecte directement la sécurité de la production, entraînant une perte de fluide de travail, une perte économique de l'entreprise, des dommages environnementaux la pollution et les accidents de production dans les cas graves. Surtout pour les fluides à haute température et haute pression, inflammables, explosifs, toxiques ou corrosifs, la fuite externe de la vanne n'est pas du tout autorisée, car les conséquences sont plus graves que la fuite interne, de sorte que la vanne doit avoir des performances d'étanchéité fiables pour répondre ses exigences. Les exigences de fuite dans les conditions de travail.
1 Norme de classification du degré d'étanchéité des soupapes dans mon pays
À l'heure actuelle, les normes de classification des qualités d'étanchéité des soupapes les plus couramment utilisées dans mon pays comprennent principalement les deux suivantes.
1.1 Classification des qualités d'étanchéité des vannes selon les normes nationales chinoises La norme nationale GB/T 13927 "Pressure Test for Industrial Valves".
1.2 Classification des qualités d'étanchéité des soupapes selon les normes de l'industrie des machines chinoises Norme de l'industrie des machines JB/T 9092 « Valve Inspection and Test ».
2 Normes de classification internationales pour les qualités d'étanchéité des vannes
À l'heure actuelle, les normes de classification de qualité d'étanchéité des vannes couramment utilisées sont principalement les cinq suivantes.
2.1 Classification des qualités d'étanchéité des soupapes dans l'ex-Union soviétique
Afin de sélectionner les produits en fonction du degré d'étanchéité de la vanne et de l'utilisation spécifiée, les vannes sont classées en fonction du degré d'étanchéité.
2.2 Classification des qualités d'étanchéité des vannes par l'Organisation internationale de normalisation
Norme de l'Organisation internationale de normalisation ISO5208 "Essai de pression des vannes métalliques pour vannes industrielles".
2.3 Classification de l'American Petroleum Institute (APl) de la qualité d'étanchéité des soupapes API standard de l'American Petroleum Institute 598--2004 "Inspection et test des soupapes".
2.4 Classification MSS (American Valve and Fittings Industry Manufacturers Standardization Society) des qualités d'étanchéité des vannes La norme "Pressure Test of Steel Valves" MSS SP61 de l'American Valve and Fittings Industry Manufacturers Standardization Society autorise les exigences de fuite des vannes comme suit :
(1) Dans le cas où du plastique ou du caoutchouc est utilisé pour l'une des surfaces d'étanchéité de la paire d'étanchéité de la vanne, il ne doit y avoir aucune fuite visible pendant la durée de l'essai d'étanchéité.
(2) La fuite maximale autorisée de chaque côté lorsqu'il est fermé doit être : le liquide est de taille nominale (DN) par mm, 0,4 ml par heure ; gaz est de taille nominale (DN) par mm, 120 ml par heure.
(3) La fuite admissible du clapet anti-retour peut être multipliée par 4.
2.5 Classification American National Standard/American Instrument Institute Standard (ANSI/FCI) de la qualité d'étanchéité des vannes de régulation
Norme nationale américaine American Instrument Association Standard ANSI/FCI70-2 (ASME B16.104) "Fuite du siège de soupape de commande".
2.6 Classification des qualités d'étanchéité des vannes selon les normes européennes
Norme européenne EN 12266-1 "Essai des vannes industrielles" Partie l. Essais de pression, méthodes d'essai et critères d'acceptation - Exigences obligatoires.
3 Sélection des qualités d'étanchéité des vannes
3.1 Sélection des qualités d'étanchéité des vannes domestiques
(1) La norme nationale GB/T13927 ((Industrial Valve Pressure Test) mise en œuvre le 1er juillet 2009 est formulée en référence à la norme européenne ISO 5208. Elle convient aux vannes métalliques industrielles, y compris les robinets-vannes, les robinets à soupape, les clapets anti-retour , robinets Inspection et test de pression des vannes, robinets à tournant sphérique et vannes papillon La classification et la fuite maximale admissible du test d'étanchéité sont les mêmes que celles spécifiées dans la norme ISO 5208. Cette norme est une révision de GB/T13927 (General Valve Pressure Test, par rapport à GB/T13927, six nouveaux grades AA, CC, E, EE, F et G sont ajoutés. La nouvelle version de la norme stipule que "le choix du grade de fuite doit être l'une des exigences les plus strictes de la norme de produit de vanne pertinente Si la norme de produit ou le contrat de commande l'exige S'il n'y a pas de réglementation spéciale, la vanne à étanchéité élastique non métallique doit être conforme aux exigences de niveau A, et les vannes auxiliaires à étanchéité métallique doivent être conformes e avec des exigences de niveau D." Habituellement, les vannes de niveau D conviennent aux vannes générales, et les vannes plus critiques doivent utiliser des niveaux de fuite de niveau D ou supérieurs.
(2) La norme de l'industrie mécanique JB/T 9092 "Valve Inspection and Test" est une révision de ZB J16006. La fuite maximale autorisée du test d'étanchéité est basée sur l'API standard de l'American Petroleum Institute598--1996. Il convient à l'inspection et aux tests de pression des vannes pour l'industrie pétrolière, y compris les paires d'étanchéité métalliques, les paires d'étanchéité élastiques et les paires d'étanchéité non métalliques (telles que la céramique), les vannes à vanne, les vannes à soupape, les vannes à boisseau, les vannes à bille, les clapets anti-retour et papillon vannes. Actuellement GB/T 9092 est en cours de révision.
(3) Il convient de prêter attention à la conception technique : la norme nationale GB/T19672 (Conditions techniques pour les vannes de pipeline) est formulée en référence à la norme européenne ISO 14313 et à la norme API 6D de l'American Petroleum Institute. "Pipeline Valve" est formulé en référence à la norme européenne ISO 14313. Les critères d'acceptation pour les fuites de vannes dans GB/T 19672 et GB/T 20173 sont les mêmes que les exigences ISO 5208 Classe A et Classe D. Par conséquent, il existe un haut niveau de conception technique. Lorsque la fuite standard est requise, elle doit être indiquée dans le contrat de commande.
3.2 Sélection de qualités d'étanchéité de vannes étrangères
(1) La classification des qualités d'étanchéité des soupapes dans l'ex-Union soviétique était principalement utilisée dans les années 1950. Avec la désintégration de l'ex-Union soviétique, la plupart des pays n'utilisent pas cette classification des qualités d'étanchéité, mais utilisent des joints standard européens et américains.
Classement des classes d'étanchéité. La classification des grades d'étanchéité de la norme européenne EN 12266-1 est conforme aux dispositions de la norme ISO 5208 de l'Organisation internationale de normalisation, mais il manque trois grades AA, CC et EE. Par rapport à l'édition 1999, la norme ISO 5208 a ajouté six nouveaux grades : AA, CC, E, EE, F et G. La norme ISO 5208 donne une comparaison de plusieurs classes de joints avec les normes API 598 et EN 12266.
④. La comparaison des grades d'étanchéité d'autres diamètres nominaux peut être obtenue en calculant les fuites par calibre.
(2) La norme API 598 de l'American Petroleum Institute est la norme d'inspection et de test de pression la plus couramment utilisée pour les vannes American Standard. La norme MSSSP61 du fabricant est souvent utilisée pour l'inspection des vannes en acier "entièrement ouvertes" et "entièrement fermées", mais
Ne convient pas aux vannes de régulation. Les vannes American Standard n'utilisent généralement pas l'inspection MSS SP61. L'API 598 s'applique au test de performance d'étanchéité des vannes fabriquées selon les normes API suivantes :
Clapets anti-retour à brides, à oreilles, entre brides et soudés bout à bout API 594
Vannes à boisseau métallique avec raccords à brides, filetés et soudés bout à bout API 599
Robinets-vannes en acier Globe et clapets anti-retour de DNl00 et inférieurs pour l'industrie pétrolière et gazière API 602
Robinets-vannes à chapeau boulonnés résistants à la corrosion avec raccords à bride et soudés bout à bout API 603
Vannes à boisseau sphérique en métal avec raccords à brides, filetés et soudés bout à bout API 608
Vanne papillon à double bride, cosse et plaquette APl609
Il convient de noter dans la conception technique : l'API 598--2004, par rapport à l'édition de 1996, annule l'inspection et le test de pression de l'API 600 ((robinet à vanne en acier à chapeau boulonné pour l'industrie pétrolière et gazière). API 600-2001 (ISO 10434 --1998) stipule que le test de performance d'étanchéité de la vanne se réfère à la norme ISO 5208, mais la fuite dans le tableau 17 et le tableau 18 de la norme est la même que celle spécifiée dans la norme API 598--1996 , plutôt que la méthode de classification du niveau d'étanchéité de l'ISO5208. Septembre 2009 La norme API 600 mise en place le 13 janvier corrigeait cette contradiction dans l'édition 2001, qui stipulait que le test de performance d'étanchéité de la vanne était conforme à l'API 598, mais il n'y avait pas de version spécifiée, ce qui contredisait à nouveau l'API 598--2004. Par conséquent, la conception technique a sélectionné l'API 600 et son test de performance d'étanchéité API 598 doivent spécifier la version de la norme pour garantir l'uniformité du contenu standard.
(3) La norme API 6D (ISO14313) de l'American Petroleum Institute "Oil and Gas Industry-Pipeline Transmission System-Pipeline Valves" accepte la fuite des vannes comme suit : "La fuite des vannes à joint souple et des vannes à boisseau à joint d'huile ne doit pas dépasser ISO 5208 A Classe D (pas de fuite visible), la fuite des vannes à siège métallique ne doit pas dépasser la norme ISO 5208 (1993) Classe D, mais selon le test d'étanchéité décrit en B.4, la fuite ne doit pas être supérieure à la norme ISO 5208 ( 1993) Classe D. fois, sauf indication contraire. » Remarque dans la norme : "Les applications spéciales peuvent nécessiter des fuites inférieures à la norme ISO 5208 (1993) Classe D ¨J." Par conséquent, s'il existe une exigence de fuite supérieure à la norme dans la conception technique, elle doit être indiquée dans le contrat de commande. API 6D--2008 L'annexe B Exigences d'essai supplémentaires spécifie les exigences d'essai supplémentaires pour la vanne f J à effectuer par le fabricant lorsque spécifié par l'acheteur. Le test d'étanchéité est divisé en test d'étanchéité au gaz basse pression et haute pression. L'essai d'étanchéité à haute pression utilisant un gaz inerte comme milieu d'essai remplacera l'essai d'étanchéité au liquide et l'essai d'étanchéité au liquide. Selon le type, le diamètre et le niveau de pression de la vanne, le test d'étanchéité peut être sélectionné et les dispositions de la norme ISO 5208 peuvent être consultées. Pour les vannes du pipeline longue distance GAl et du pipeline industriel GCl, il est recommandé d'utiliser le test d'étanchéité à basse pression, ce qui peut améliorer le taux de produit qualifié de la vanne. Lors de la sélection du test d'étanchéité à haute pression, il convient de noter qu'après le test d'étanchéité à haute pression de la soupape d'étanchéité élastique, ses performances d'étanchéité dans des conditions de basse pression peuvent être réduites. Les exigences de test d'étanchéité de la vanne doivent être sélectionnées raisonnablement en fonction des conditions de travail réelles du milieu, ce qui peut réduire efficacement le coût de production de la vanne.
4) La norme nationale américaine de l'American Instrument Association Standard ANSI/FCI 70-2 (ASME B16.104) s'applique à la régulation du niveau d'étanchéité de la vanne de régulation. La conception technique doit être basée sur les caractéristiques du fluide et de la vanne
Des facteurs tels que la fréquence d'ouverture de la porte doivent considérer le choix d'un joint élastique métallique ou d'un joint métallique. Le degré d'étanchéité de la vanne de régulation à étanchéité métallique doit être spécifié dans le contrat de commande. Selon l'expérience, pour les vannes de régulation à étanchéité métallique, les exigences pour les grades I, II et III sont relativement faibles et elles sont moins utilisées dans la conception technique. Généralement, les vannes de régulation à étanchéité métallique sont généralement au moins de grade IV, et les vannes de régulation plus critiques utilisent le grade V ou VI. La conception de la soupape de commande du système de chalumeau d'une usine d'éthylène adopte les exigences du joint métallique de grade IV et fonctionne bien.
(4) En outre, une attention particulière doit être portée à la conception technique : l'API 6D stipule que la teneur en ions chlorure de l'eau utilisée dans le test d'étanchéité des vannes en acier inoxydable austénitique ne doit pas dépasser 30 ug/g, et les normes ISO 5208 et API 598 stipulent que le test d'étanchéité des vannes en acier inoxydable austénitique La teneur en ions chlorure de l'eau utilisée ne doit pas dépasser 100ug/g. En raison des différentes exigences de chaque norme, il est suggéré que la teneur en ions chlorure de l'eau utilisée dans le test d'étanchéité soit clairement spécifiée dans le contrat de commande de la vanne.
4 Norme de classification du niveau d'étanchéité des soupapes à faible fuite
La vanne à faible fuite fait référence à la petite fuite de la vanne, qui ne peut pas être déterminée par des tests d'étanchéité conventionnels de pression d'eau et de pression d'air, et doit être détectée par des moyens et des instruments plus avancés. Cette petite fuite de la vanne vers l'environnement extérieur est appelée faible fuite. À l'heure actuelle, les normes couramment utilisées pour détecter les faibles fuites de vannes dans le monde comprennent principalement les trois suivantes :
(1) Méthode 21 de l'Agence américaine de protection de l'environnement EPA "Leak Detection of Volatile Organic Components".
(2) Organisation internationale de normalisation ISO 15848 (Vannes industrielles : mesures, tests et procédures de qualification des faibles fuites."
(3) Shell Oil Company SHELL MESC SPE 77/312 "Vannes industrielles : mesure des faibles fuites, système de classification, procédure de qualification et approbation de type et essai de produit des vannes tout ou rien et des vannes de régulation".
La norme EPA Method 21 de l'Environmental Protection Agency des États-Unis spécifie uniquement la méthode de détection sans la classification des degrés de fuite. Il s'agit d'une norme et d'une réglementation locales et est moins utilisé. Les deux normes de l'Organisation Internationale de Normalisation ISO 15848 et SHELL MESC SPE 77/312 de la Shell Oil Company évaluent les performances de la vanne sous trois aspects : niveau d'étanchéité, niveau de durabilité et niveau de température. Le degré d'étanchéité est divisé en trois degrés : A, B et C pour la fuite de la tige de soupape et du joint du corps de soupape. L'exigence de fuite du joint de corps de vanne standard ISO 15848 est inférieure ou égale à 50 em3/m3, et la fuite au niveau de la tige de vanne a deux normes. Tous sont calculés en fonction du diamètre de la tige de valve.
5 Sélection de la vanne à faible fuite
Les vannes à soufflet sont un type de vanne à faible fuite. Dans le passé, la vanne à soufflet était généralement utilisée dans les conditions de travail qui avaient des exigences particulières pour le niveau de fuite de la vanne. Cependant, en raison du travail difficile et des exigences techniques élevées de la vanne à soufflet, le matériau du soufflet n'a pas pu être entièrement localisé et le coût était trop élevé. , limitant ainsi son utilisation généralisée dans l'industrie pétrochimique. À l'heure actuelle, avec l'amélioration continue de la sensibilisation des gens à la sécurité et à la protection de l'environnement, l'augmentation de la coopération technique avec les pays étrangers et le renforcement continu de la force technique des fabricants nationaux de vannes, la compréhension du personnel technique national des vannes à faible fuite a également été continuellement amélioré, ce qui rend sa gamme d'applications en constante expansion. Si les vannes sélectionnées pour les fluides inflammables, explosifs et toxiques dans les entreprises pétrochimiques peuvent répondre à la norme de faible fuite, cela réduira sans aucun doute considérablement la décharge de fluides toxiques, inflammables et explosifs dans l'appareil et évitera les incendies, explosions, empoisonnements, etc. par fuite de soupape. Un accident mettant la vie en danger se produit. Par rapport à la vanne à soufflet, la vanne à faible fuite qui répond aux normes ISO15848 et SHELL MESC SPE 77/31 a une structure plus simple et est plus facile à fabriquer, et son coût est d'environ 10 à 20 % supérieur à celui d'un usage général. vannes.
6. Conclusion
Lors de la sélection du niveau d'étanchéité et de la fuite admissible spécifiée, il convient de noter que la fuite du fluide entre les surfaces d'étanchéité dans la vanne haute pression provoquera une érosion de surface. S'il y a une fuite de milieu corrosif, le métal au niveau de la fuite sera corrodé. Avec l'augmentation de l'écart de fuite, la fuite augmentera également rapidement et la vanne sera mise au rebut. Par conséquent, pour les vannes fonctionnant dans des conditions de haute pression ou de milieu corrosif, des exigences plus élevées doivent être imposées en termes d'étanchéité. Dans les pipelines transportant des fluides inflammables, explosifs et toxiques, la fuite de fluides entre les surfaces d'étanchéité des vannes peut entraîner des dommages corporels, des pertes économiques et même des accidents. Par conséquent, pour les vannes qui transportent des fluides inflammables, explosifs et toxiques, les exigences d'étanchéité doivent être raisonnablement avancées en fonction du niveau de danger du fluide.
Tout joint peut parfois permettre une petite fuite, et si cette fuite ne fonctionne pas réellement, elle peut être considérée comme un joint étanche. La norme technique de fabrication des vannes stipule généralement qu'une certaine quantité de fuite est autorisée lorsque le joint métal sur métal est testé pour les performances d'étanchéité à l'état fermé. Afin d'assurer les performances d'étanchéité élevées de la vanne, la surface d'étanchéité doit être soigneusement rectifiée pour augmenter la pression spécifique sur la surface d'étanchéité, mais elle est inférieure à la pression spécifique admissible du matériau de surface d'étanchéité, et en même temps, la rigidité de la structure doit être améliorée. L'expérience d'utilisation de la vanne montre que dans de nombreux cas, il n'est pas nécessaire d'imposer des exigences trop élevées sur les performances d'étanchéité de la vanne, car certaines conditions de travail autorisent complètement une petite quantité de fuite du fluide, car cette fuite n'est pas suffisante pour affecter l'utilisation de la valve. À l'inverse, l'amélioration des performances d'étanchéité de ces vannes complique le processus de fabrication, augmente les coûts et crée des déchets inutiles. La conception structurelle et la fabrication de la vanne elle-même ont l'impact le plus évident sur les fuites externes. Les vannes à faible fuite ont des exigences plus strictes en matière de conception, de fabrication et de traitement des composants clés tels que le corps de vanne, la tige de vanne et le presse-étoupe, tels que :
(1) La qualité du corps de soupape et du couvercle de soupape, en particulier lors du forgeage ou du moulage, doit éviter les défauts tels que le pliage, l'inclusion de laitier, les pores, l'évacuation des tissus, les fissures cachées et la composition inégale.
(2) La qualité de traitement des pièces à la liaison entre la tige de vanne et le corps de vanne, notamment la rugosité de la tige de vanne et du presse-étoupe, la rectitude de la tige de vanne, la verticalité du trou du presse-étoupe du chapeau et la précision d'usinage.
(3) La structure du presse-étoupe de la vanne est sélectionnée. Étant donné que le joint au niveau de la tige de soupape est un joint dynamique, la garniture est facile à porter pendant le processus de rotation ou de coulissement de la tige de soupape. Des joints de garniture spéciaux à faible fuite et des combinaisons de joints de garniture doivent être sélectionnés, et la garniture et la garniture doivent être strictement contrôlées. Jeu de la tige, jeu de la garniture et du presse-étoupe.
En résumé, la sélection des types de vannes doit non seulement répondre aux conditions de processus et aux spécifications standard, mais également tenir pleinement compte des diverses conditions de fonctionnement. Dans la conception technique, la qualité d'étanchéité de la vanne doit être sélectionnée pour répondre aux principes de sécurité, de rationalité et d'économie.