Las partes de la válvula que soportan presión deben someterse a análisis de resistencia y diseño de resistencia. Estas piezas incluyen principalmente cuerpos de válvula, bonetes, cuñas y pernos de bonete. Para elválvula de globo, en ocasiones, es necesario realizar la verificación de resistencia en la parte del asiento de la válvula. Como parte que no soporta presión, el vástago de la válvula también es una parte importante que debe diseñarse para que sea resistente. El llamado diseño para la fuerza debe incluir dos partes, es decir, fuerza y rigidez.
El espesor de pared mínimo (diámetros) de las partes principales de la válvula se especifica en algunas de las principales especificaciones de válvulas extranjeras, como ANSI B16.34 y API 600. Algunos fabricantes nacionales adoptan directamente estas especificaciones o tamaños más grandes como dimensiones de diseño y el diseño para la fuerza no se lleva a cabo. Esto no es estricto porque, en primer lugar, la estructura interna de la válvula es diferente y el tamaño estructural de la cavidad superior de la válvula es diferente. Por lo tanto, el espesor de pared calculado también es diferente. La apariencia y la estructura de la válvula, especialmente el tratamiento de cambios repentinos en las formas, son diferentes, y los valores de tensión calculados, especialmente el nivel de concentración de tensión, también son diferentes, lo que eventualmente puede conducir a diferentes espesores de pared calculados. En segundo lugar, la mayoría de los cuerpos de válvulas son piezas fundidas, y las fábricas de válvulas con malas condiciones de fundición y fuentes complejas de materias primas tienen diferencias relativamente grandes en las propiedades de los materiales de fundición. El rendimiento del material de fundición está relacionado con sus propios defectos de fundición, como la segregación, la estructura dendrítica, las inclusiones, los agujeros de gas, la porosidad y las grietas, y las fluctuaciones son grandes, lo que da como resultado una gran diferencia en los datos básicos del cálculo de fuerza. En tercer lugar, diferentes entornos de aplicación tienen diferentes condiciones de corrosión y se deben considerar diferentes tolerancias de corrosión. Para las válvulas de hidrogenación de alta presión, es necesario calcular la resistencia y rigidez de las partes relacionadas debido a la influencia de estos factores, ya que un pequeño error puede traer graves consecuencias.
En la actualidad, la mayoría de las fábricas de válvulas domésticas utilizan análisis matemáticos para calcular la resistencia y la rigidez de la válvula. Este método es laborioso y requiere mucho tiempo, y la precisión del cálculo es relativamente pobre, especialmente por el cambio repentino de la forma de las piezas. No puede calcular con precisión el nivel de estrés. La mayoría de las fábricas de válvulas en el extranjero han adoptado el método de análisis de elementos finitos, que es rápido y preciso. Para válvulas exigentes y de alta presión, es necesario utilizar el método de elementos finitos para analizar la resistencia y la rigidez de las piezas.
Materiales
Las condiciones de operación de la unidad de hidrogenación a alta presión no solo tienen altos requisitos en la confiabilidad del material, sino que también los medios como el hidrógeno y el sulfuro de hidrógeno tienen altos requisitos en las propiedades del material, es decir, el medio es más sensible a la defectos del propio material. Si hay inclusiones no metálicas, inclusiones de escoria, agujeros de gas, grietas y otros defectos discontinuos en el material, es fácil que se produzca la acumulación de hidrógeno. A temperatura ambiente, causará la deformación del hidrógeno debido a la alta presión parcial formada por él, e incluso inducirá microgrietas. También hará que el material se deteriore por fragilización (fragilización por hidrógeno). A altas temperaturas, estos defectos son más propicios para el progreso de la descarburación interna inducida por hidrógeno, acelerando así el proceso de corrosión por hidrógeno y agrietamiento de los materiales. El medio de sulfuro de hidrógeno es más sensible a los defectos discontinuos externos del material, especialmente en el ambiente de sulfuro de hidrógeno húmedo. Los defectos discontinuos externos a menudo se convierten en el inductor del agrietamiento por corrosión bajo tensión. Por lo tanto, reducir o limitar los defectos en las partes de la válvula que soportan presión es uno de los factores clave para asegurar su confiabilidad y prolongar su vida útil.
Hay dos tipos de métodos de fabricación para piezas de válvulas que soportan presión, es decir, fundición y forja. No hay defectos como agujeros de gas, porosidad, grandes inclusiones circulares, estructura columnar y estructura dendrítica en las piezas forjadas. El metal es denso. Las propiedades mecánicas integrales son buenas y la confiabilidad es buena. Por lo tanto, la forja es un método ideal para fabricar piezas que soportan presión de hidrogenación a alta presión. Sin embargo, teniendo en cuenta que la mayoría de las piezas que soportan presión tienen formas complejas y muchas de ellas superan el tamaño de la forja en matriz general, la mayoría de las fábricas de válvulas en el país y en el extranjero todavía utilizan piezas fundidas para las principales piezas que soportan presión de las válvulas con DN superior a 50. milímetro Para garantizar la calidad de las piezas fundidas, el control de calidad debe realizarse desde tres aspectos principales, que incluyen la fundición, los procesos de fundición y la reparación por soldadura. La influencia de la fundición en la calidad del material es el factor de influencia más básico. Los diferentes métodos de fundición tienen diferencias relativamente grandes en la calidad de los materiales obtenidos. En la actualidad, las fábricas de válvulas nacionales generalmente usan fundición en horno eléctrico, mientras que la mayoría de las fábricas de válvulas extranjeras usan métodos de fundición VOD o AOD. En comparación con la fundición en horno eléctrico, VOD o AOD tiene menos combustión de elementos de aleación beneficiosos, y la composición del material es más fácil de acercarse al estado ideal; el rendimiento de desgasificación es bueno y los elementos de impureza nocivos son menores. Por lo tanto, la calidad del material obtenido es relativamente buena. El proceso de fundición es un factor clave que afecta el rendimiento del material. Implica la selección del material de la película de fundición, el molde exterior de madera, el control de la temperatura de fundición y la selección del método de fundición. En resumen, los procesos de fundición que conducen a mejorar la calidad de las piezas fundidas, como la fundición de precisión, la fundición a presión y la fundición al vacío, deberían ser la dirección de desarrollo futuro de los fabricantes de válvulas.
La soldadura de reparación es una medida correctiva para tratar los defectos de fundición. La mayoría de las piezas fundidas deben procesarse mediante soldadura de reparación. Si el defecto supera el estándar, el producto se desechará, lo que aumentará el costo de producción de la válvula. Sin embargo, la cantidad de soldaduras, el área de soldadura de reparación y la cantidad de soldaduras de reparación para cada válvula deben ser limitadas, ya que el metal en el área de soldadura de reparación es diferente del metal de fundición. Cuanta más cantidad de soldadura de reparación y mayor sea el área de soldadura de reparación, menos uniforme se vuelve el metal fundido, lo que resulta en una disminución en el rendimiento general del material. Cada soldadura de reparación es equivalente a calentar la fundición una vez, y calentar la fundición varias veces le traerá una serie de efectos adversos. Por lo tanto, también se debe limitar el número de soldaduras de reparación de la válvula. Las especificaciones de la ASTM presentan ciertos requisitos para la soldadura de reparación de materiales de fundición, pero sus requisitos son relativamente bajos. La mayoría de los fabricantes de válvulas extranjeros tienen un control más estricto para la soldadura de reparación de piezas fundidas que el especificado por ASTM. De hecho, el control de la soldadura de reparación de piezas de fundición también refleja el equilibrio entre la calidad de los materiales de fundición y los costes de producción. Por lo tanto, la clave es mejorar la calidad de fundición de las piezas fundidas y minimizar los defectos de fundición.
El espesor de pared mínimo (diámetros) de las partes principales de la válvula se especifica en algunas de las principales especificaciones de válvulas extranjeras, como ANSI B16.34 y API 600. Algunos fabricantes nacionales adoptan directamente estas especificaciones o tamaños más grandes como dimensiones de diseño y el diseño para la fuerza no se lleva a cabo. Esto no es estricto porque, en primer lugar, la estructura interna de la válvula es diferente y el tamaño estructural de la cavidad superior de la válvula es diferente. Por lo tanto, el espesor de pared calculado también es diferente. La apariencia y la estructura de la válvula, especialmente el tratamiento de cambios repentinos en las formas, son diferentes, y los valores de tensión calculados, especialmente el nivel de concentración de tensión, también son diferentes, lo que eventualmente puede conducir a diferentes espesores de pared calculados. En segundo lugar, la mayoría de los cuerpos de válvulas son piezas fundidas, y las fábricas de válvulas con malas condiciones de fundición y fuentes complejas de materias primas tienen diferencias relativamente grandes en las propiedades de los materiales de fundición. El rendimiento del material de fundición está relacionado con sus propios defectos de fundición, como la segregación, la estructura dendrítica, las inclusiones, los agujeros de gas, la porosidad y las grietas, y las fluctuaciones son grandes, lo que da como resultado una gran diferencia en los datos básicos del cálculo de fuerza. En tercer lugar, diferentes entornos de aplicación tienen diferentes condiciones de corrosión y se deben considerar diferentes tolerancias de corrosión. Para las válvulas de hidrogenación de alta presión, es necesario calcular la resistencia y rigidez de las partes relacionadas debido a la influencia de estos factores, ya que un pequeño error puede traer graves consecuencias.
En la actualidad, la mayoría de las fábricas de válvulas domésticas utilizan análisis matemáticos para calcular la resistencia y la rigidez de la válvula. Este método es laborioso y requiere mucho tiempo, y la precisión del cálculo es relativamente pobre, especialmente por el cambio repentino de la forma de las piezas. No puede calcular con precisión el nivel de estrés. La mayoría de las fábricas de válvulas en el extranjero han adoptado el método de análisis de elementos finitos, que es rápido y preciso. Para válvulas exigentes y de alta presión, es necesario utilizar el método de elementos finitos para analizar la resistencia y la rigidez de las piezas.
Materiales
Las condiciones de operación de la unidad de hidrogenación a alta presión no solo tienen altos requisitos en la confiabilidad del material, sino que también los medios como el hidrógeno y el sulfuro de hidrógeno tienen altos requisitos en las propiedades del material, es decir, el medio es más sensible a la defectos del propio material. Si hay inclusiones no metálicas, inclusiones de escoria, agujeros de gas, grietas y otros defectos discontinuos en el material, es fácil que se produzca la acumulación de hidrógeno. A temperatura ambiente, causará la deformación del hidrógeno debido a la alta presión parcial formada por él, e incluso inducirá microgrietas. También hará que el material se deteriore por fragilización (fragilización por hidrógeno). A altas temperaturas, estos defectos son más propicios para el progreso de la descarburación interna inducida por hidrógeno, acelerando así el proceso de corrosión por hidrógeno y agrietamiento de los materiales. El medio de sulfuro de hidrógeno es más sensible a los defectos discontinuos externos del material, especialmente en el ambiente de sulfuro de hidrógeno húmedo. Los defectos discontinuos externos a menudo se convierten en el inductor del agrietamiento por corrosión bajo tensión. Por lo tanto, reducir o limitar los defectos en las partes de la válvula que soportan presión es uno de los factores clave para asegurar su confiabilidad y prolongar su vida útil.
Hay dos tipos de métodos de fabricación para piezas de válvulas que soportan presión, es decir, fundición y forja. No hay defectos como agujeros de gas, porosidad, grandes inclusiones circulares, estructura columnar y estructura dendrítica en las piezas forjadas. El metal es denso. Las propiedades mecánicas integrales son buenas y la confiabilidad es buena. Por lo tanto, la forja es un método ideal para fabricar piezas que soportan presión de hidrogenación a alta presión. Sin embargo, teniendo en cuenta que la mayoría de las piezas que soportan presión tienen formas complejas y muchas de ellas superan el tamaño de la forja en matriz general, la mayoría de las fábricas de válvulas en el país y en el extranjero todavía utilizan piezas fundidas para las principales piezas que soportan presión de las válvulas con DN superior a 50. milímetro Para garantizar la calidad de las piezas fundidas, el control de calidad debe realizarse desde tres aspectos principales, que incluyen la fundición, los procesos de fundición y la reparación por soldadura. La influencia de la fundición en la calidad del material es el factor de influencia más básico. Los diferentes métodos de fundición tienen diferencias relativamente grandes en la calidad de los materiales obtenidos. En la actualidad, las fábricas de válvulas nacionales generalmente usan fundición en horno eléctrico, mientras que la mayoría de las fábricas de válvulas extranjeras usan métodos de fundición VOD o AOD. En comparación con la fundición en horno eléctrico, VOD o AOD tiene menos combustión de elementos de aleación beneficiosos, y la composición del material es más fácil de acercarse al estado ideal; el rendimiento de desgasificación es bueno y los elementos de impureza nocivos son menores. Por lo tanto, la calidad del material obtenido es relativamente buena. El proceso de fundición es un factor clave que afecta el rendimiento del material. Implica la selección del material de la película de fundición, el molde exterior de madera, el control de la temperatura de fundición y la selección del método de fundición. En resumen, los procesos de fundición que conducen a mejorar la calidad de las piezas fundidas, como la fundición de precisión, la fundición a presión y la fundición al vacío, deberían ser la dirección de desarrollo futuro de los fabricantes de válvulas.
La soldadura de reparación es una medida correctiva para tratar los defectos de fundición. La mayoría de las piezas fundidas deben procesarse mediante soldadura de reparación. Si el defecto supera el estándar, el producto se desechará, lo que aumentará el costo de producción de la válvula. Sin embargo, la cantidad de soldaduras, el área de soldadura de reparación y la cantidad de soldaduras de reparación para cada válvula deben ser limitadas, ya que el metal en el área de soldadura de reparación es diferente del metal de fundición. Cuanta más cantidad de soldadura de reparación y mayor sea el área de soldadura de reparación, menos uniforme se vuelve el metal fundido, lo que resulta en una disminución en el rendimiento general del material. Cada soldadura de reparación es equivalente a calentar la fundición una vez, y calentar la fundición varias veces le traerá una serie de efectos adversos. Por lo tanto, también se debe limitar el número de soldaduras de reparación de la válvula. Las especificaciones de la ASTM presentan ciertos requisitos para la soldadura de reparación de materiales de fundición, pero sus requisitos son relativamente bajos. La mayoría de los fabricantes de válvulas extranjeros tienen un control más estricto para la soldadura de reparación de piezas fundidas que el especificado por ASTM. De hecho, el control de la soldadura de reparación de piezas de fundición también refleja el equilibrio entre la calidad de los materiales de fundición y los costes de producción. Por lo tanto, la clave es mejorar la calidad de fundición de las piezas fundidas y minimizar los defectos de fundición.
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