Altre condizioni operative complesse

Condizioni operative ulteriormente complesse e diffuse

Analizziamo brevemente altri tipi di valvole all'interno delle 10 condizioni operative comuni.

Valvola speciale per unità di hydrocracking e coking in raffineria

I forni per coke sono gli impianti in cui viene prodotto il coke, un combustibile solido artificiale ottenuto dal carbone duro e utilizzato principalmente nell'industria metallurgica. Il processo produttivo, detto cokefazione o coking, si basa sulla decomposizione termica del carbone per riscaldamento a oltre 1.000 °C in assenza di aria (pirolisi o distillazione a secco): in queste condizioni si formano un gas combustibile (detto gas di coke) e un residuo solido, appunto il coke.

L'idrocracking, o cracking in presenza di idrogeno, o hydrocracking, (HCC) è una variante del cracking catalitico, solitamente condotta a pressioni e temperature medio-alte (dell'ordine di 10 MPa e 300 °C) in presenza di idrogeno.

Poiché l'unità di hydrocracking opera ad alta temperatura e alta pressione, il mezzo è idrogeno e idrocarburi infiammabili ed esplosivi, e le condizioni operative sono speciali, la tenuta deve essere affidabile.

Pertanto, vengono poste richieste più elevate sia sulla progettazione che sulla costruzione della valvola.

In questi casi, acciaio inossidabile nazionale a cuneo valvole a saracinesca e le valvole a globo CC sono ampiamente utilizzate.

Valvola speciale per petrolio e gas

Queste valvole, create per controllare il flusso di petrolio e gas, presentano le seguenti proprietà fondamentali: tenuta, resistenza alla compressione, sicurezza, regolabilità, flessibilità di flusso e commutazione del fluido. Se i fluidi sono petrolio e gas ad alta pressione, infiammabili ed esplosivi, è necessario tenere conto delle seguenti considerazioni in base alle diverse condizioni operative delle valvole:

1. Nel gas naturale umido contenente idrogeno solforato e anidride carbonica, vengono posti requisiti speciali sul materiale del corpo valvola

2. Se sono presenti residui di acido e altri fluidi corrosivi nel dispositivo di testa pozzo e nel sistema di raccolta e trasporto, è necessario selezionare materiali del corpo valvola anticorrosivi.

3. Polvere e particelle solide accelerano l'erosione e l'usura delle parti di chiusura della valvola, pertanto è necessario considerare che la coppia di tenuta si rompe rapidamente.

4. All'esterno, su altipiani, deserti e regioni alpine, le basse temperature rendono i materiali delle valvole fragili e più esposti a deformazioni di vario genere.

5. Le valvole speciali per petrolio e gas utilizzate nelle condotte di trasporto a lunga distanza richiedono la stessa durata delle condotte, poiché non verranno sostituite per decenni.

Le valvole speciali per petrolio e gas sono diverse dalle valvole ordinarie perché offrono alta affidabilità in condizioni difficili. condizioni e soddisfare i requisiti di elevata resistenza e assenza di perdite!

Condizioni operative con presenza di cloro

In queste condizioni operative, la scelta delle valvole deve fare riferimento al “Sistema di tubazioni per cloro secco” compilato dall'American Chlorine Society. Il cloro gassoso o liquido è altamente corrosivo, specialmente se contiene acqua, poiché l'HCl (acido cloridrico) formato dalla miscelazione di cloro e acqua corroderà il corpo e il trim della valvola. A causa dell'elevato coefficiente di dilatazione termica del cloro, se il cloro liquido viene sigillato nella cavità della valvola, la pressione nella cavità aumenterà rapidamente. Le valvole utilizzate in queste condizioni devono offrire funzioni affidabili di scarico della pressione dalla cavità intermedia.

Condizioni operative a bassa temperatura e di congelamento

Sebbene le valvole per servizio criogenico si basino su ASME B16.34 e standard API, presentano anche altre caratteristiche di progettazione per garantire un funzionamento affidabile in servizio criogenico.

Tali valvole possono anche incorporare un design con estensione del coperchio che allunga la distanza tra la guarnizione e il meccanismo di azionamento dai fluidi criogenici, consentendo così alla guarnizione dello stelo di operare a una temperatura più elevata e garantendo che il meccanismo di azionamento della valvola non si congeli durante il servizio. La norma MISS SP-134 fornisce alcuni dettagli, inclusa la progettazione con estensione del coperchio.

Condizione di acido fluoridrico

Le valvole utilizzate in servizio con acido fluoridrico devono essere limitate ai tipi di valvole che hanno dimostrato in servizio o sono stati testati per operare con successo in tale servizio.

Le valvole da preferire sono quelle che non offrono opportunità di accumulo di materia solida. È essenziale ricordare che le varie operazioni di manipolazione dell'acido fluoridrico devono essere eseguite da tecnici qualificati che controllano rigorosamente le valvole sul mercato e, inoltre, i requisiti di progettazione, materiale e geometria interna per queste valvole sono molto dettagliati e rigorosi. L'ispezione e il collaudo di queste valvole devono essere eseguiti più frequentemente rispetto alle valvole ordinarie tipiche.

Condizioni operative contenenti idrogeno

Le valvole utilizzate in questo servizio hanno spesso un'elevata qualità di fusione rispetto alle forniture di fusione convenzionali, poiché l'idrogeno è un fluido estremamente permeabile e le valvole collegate tramite saldatura, con pressioni nominali maggiori o uguali a 600 psi, riducono le potenziali fonti di perdita in servizio. L'API 941 copre la selezione e l'uso dei materiali nel servizio con idrogeno.

Condizione di ossigeno

Le valvole utilizzate in servizi contenenti ossigeno devono seguire lo standard CGA G4.4-2003 della Compressed Gas Association “Oxygen Piping Systems” quando applicabile. Le valvole per questo servizio devono essere completamente sgrassate, pulite e installate in condizioni controllate, e devono essere adeguatamente imballate e sigillate, poiché oli e grassi sono altamente infiammabili in presenza di ossigeno. Le linee guida sono fornite nella CGA G4.1 “Attrezzature per la pulizia per servizio con ossigeno”.

I materiali del corpo e del guscio in bronzo o Monel adatti ai servizi contenenti ossigeno sono spesso utilizzati per prevenire scintille e accensioni da impatti meccanici ad alta energia. Esistono grassi a base di silicone appositamente formulati per l'uso in servizi contenenti ossigeno, poiché gli oli idrocarburici standard non dovrebbero essere utilizzati in presenza di ossigeno.

Flusso pulsante o instabile

Le valvole di ritegno utilizzate in flussi pulsanti o instabili richiedono particolare attenzione e sono spesso impiegate nei compressori a pistoni.

Possono essere aperte e chiuse rapidamente con variazioni di flusso, che possono causare colpi d'ariete e danni alla valvola.

Esistono diverse idee divergenti sui tipi di valvole da utilizzare in flussi pulsanti e instabili, ma, in generale, sono raccomandate valvole di ritegno a farfalla, valvole di ritegno a piatto oscillante e valvole di ritegno a flusso assiale.

Condizione acida (condizione H2S umido)

L'uso di materiali per valvole in condizioni contenenti acidi deve essere conforme alla norma NACE MR0103 che limita:

• la durezza di tutti gli acciai
• richiede la solubilizzazione degli acciai inossidabili austenitici
• vieta l'uso di determinati materiali per le parti in pressione (inclusi gli steli delle valvole)
• propone requisiti speciali per connessioni imbullonate, valvole saldate, ecc.

Si deve prestare attenzione alla responsabilità dell'utente nella NACE MR0103, la quale afferma che l'utente deve specificare se i bulloni sono esposti ad ambienti contenenti H2S. Salvo diversa indicazione dell'utente, i bulloni non presenti all'interno della valvola, come i bulloni di collegamento del coperchio, sono spesso soggetti a norme di prodotto e condizioni contenenti zolfo non sono incluse in tali norme. I bulloni corpo-coperchio non necessitano di soddisfare

i requisiti NACE se il materiale utilizzato per i bulloni non resiste direttamente al fluido di processo. 

Se non è possibile escludere o far evaporare eventuali fuoriuscite di zolfo da oli contenenti zolfo (come nel caso delle valvole di intercettazione), la connessione imbullonata deve essere conforme alle norme NACE.

Condizioni di viscosità o polimerizzazione

Le valvole utilizzate in servizi viscosi o che induriscono, come zolfo liquido o olio pesante, richiedono spesso un sistema di tracciatura a vapore o camicie a vapore per mantenere temperature operative adeguate al funzionamento della valvola. Particolare attenzione va prestata alle valvole di ritegno poiché la loro risposta isteretica può causare problemi operativi.