Центр знаний · Руководство по выбору оборудования
Шаровые краны с эластомерным (мягким) уплотнением и с металлическим уплотнением: Инженерные аспекты выбора
Шаровой кран с эластичным уплотнением использует неметаллический седловой элемент на основном интерфейсе между шаром и седлом, в то время как шаровой кран с металлическим уплотнением использует металлические контактные поверхности. Ни одна из конструкций не является универсально лучшей. Решение зависит от состава среды, наличия твердых частиц, давления, температуры, перепада давления, требований к герметичности перекрытия, частоты срабатываний, возможных механизмов повреждения, крутящего момента и требуемых доказательств.
Используйте тип уплотнения как отправную точку для анализа, а не как окончательный критерий выбора.
Предварительный этап отбора
Не включайте тип уплотнения в краткий список до тех пор, пока на следующие вопросы не будут получены обоснованные ответы:
- Какую функцию должен выполнять клапан?
- Каков состав рабочей среды, ее фазовое состояние и наличие твердых частиц?
- Каковы условия нормального, расчетного и перепада давления?
- Какое качество перекрытия должно быть обеспечено?
- Какие механизмы повреждения могут повлиять на решение?
- Какие данные по продукту, данные по крутящему моменту и документы подтвердят предложение?
Открытый пункт Если какой-либо ответ отсутствует, оставьте решение по седлу открытым, а не предполагайте обязательства поставщика.
Что на самом деле меняется?
Мягкое седло обычно использует полимерное или композитное седло. Его характеристики зависят от конкретного состава, геометрии, поддержки, давления, температуры, воздействия среды, циклов и времени под нагрузкой.
Металлическое седло использует пару металлических уплотнений. Результат зависит от подложек, геометрии, обработки поверхности, сочетания материалов, притирки и любого покрытия или упрочняющей наплавки — а не просто от слов “металлическое седло”.”
Обозначение описывает основной интерфейс шар-седло, а не весь клапан. Уплотнение штока, уплотнения корпуса, прокладки, подшипники и другие компоненты могут накладывать отдельные ограничения.
Сравнение мягких и металлических седел
| Поле решения | Направление мягкого седла | Направление металлического седла | Требуется верификация |
|---|---|---|---|
| Основной интерфейс | Неметаллический седло против шара | Металлический седло против шара | Точные материалы и конструкция |
| Основные зависимости | Состав, поддержка, геометрия и воздействие | Основы, сочетание, отделка и обработка поверхности | Контролируемые данные о продукте |
| Возможные повреждения | Деформация, экструзия, порез, химическое изменение или износ | Царапины, заедание, эрозия, повреждение покрытия или деформация | Полные условия эксплуатации |
| Твердые частицы | Частицы могут повредить, застрять или деформировать седло | Частицы могут попасть между контактирующими поверхностями или повредить их | Размер, твердость, форма, концентрация и скорость |
| Запорная функция | Не определяется по маркировке седла | Не определяется по маркировке седла | Определенные критерии и доказательства на уровне клапана |
| Крутящий момент | Зависит от нагрузки, трения, давления, температуры и состояния | Зависит от контакта, отделки, давления, температуры и состояния | Контролируемый источник крутящего момента и ревизия |
Каркас выбора инженерных решений
Определение функции клапана
Определите назначение: изоляция, аварийная изоляция, частое включение/выключение, редкая линейная изоляция, перенаправление, сброс давления, дренаж или другая определенная функция. Непрерывное дросселирование требует отдельного анализа размеров и эксплуатации.
Определите рабочую среду (жидкость и твердые частицы)
Определите состав среды, концентрацию, фазу, наличие примесей, твердых частиц, возможную кристаллизацию или образование отложений, чистящие среды, а также проблемы коррозии или эрозии.
Установите рабочий диапазон
Укажите нормальное и расчетное давление и температуру, перепад давления при эксплуатации, условия открытия и закрытия, ограничения по циклам и монтажу. Один только класс давления не является полным пределом давления и температуры.
Определите допустимость перекрытия
Укажите эталон испытания, редакцию проекта, среду, давление, продолжительность, направление и допустимую утечку или другой критерий приемки. Избегайте неопределенных выражений, таких как “нулевая утечка”.”
Проанализируйте механизмы повреждения
Сравните деформацию, экструзию, химические изменения и резку частицами с царапинами, заеданием, эрозией, повреждением покрытия, термическим перемещением и загрязнением.
Проверьте предлагаемую конструкцию
Запросите данные по седлу, шару, уплотнению штока и прокладкам для конкретного продукта, пределы давления-температуры, основу для расчета крутящего момента, испытания, точки контроля и требования к документации.
Механизмы отказа и проверка
Анализ седла с эластомерным уплотнением
- Ползучесть или остаточная деформация
- Экструзия в доступные зазоры
- Разрезание частицами или внедренное загрязнение
- Химическое набухание, размягчение или другие изменения
- Термическое перемещение или потеря нагрузки
- Проникновение или эффекты быстрой декомпрессии
| Анализ рисков | Необходимые данные по эксплуатации | Запрашиваемые подтверждающие документы поставщика | Граница принятия решений |
|---|---|---|---|
| Деформация или экструзия мягкого седла | Давление, перепад давления, температура, время выдержки и цикличность | Точный состав, геометрия, поддержка и граница продукта | Не следует делать вывод об ограничении из названия семейства материалов |
| Химическое изменение | Состав, концентрация, фаза, загрязнители и чистящие среды | Обзор совместимости для конкретного компонента | Одно только название материала не является гарантией эксплуатации |
| Повреждение частицами | Размер, твердость, форма, концентрация, скорость и осаждение | Обзор конструкции и заявленная основа для инспекции/технического обслуживания | Ни одно из направлений седла автоматически не подходит |
| Повреждение или задиры на поверхности металла | Сочетание материалов, нагрузка, цикличность, температура и загрязнение | Подложки, отделка, процесс обработки и контролируемые свойства | Одно лишь название покрытия недостаточно |
| Потеря герметичности | Требуемое принятие, направление, условия испытаний и последствия | Применимая процедура и доказательства по клапану/заказу | Маркировка седла не определяет герметичность |
Давление, Температура, Перепад давления и Твердые частицы
Температура не должна использоваться как единственное правило, автоматически разделяющее мягкие и металлические седла. Для направления с мягким седлом проверьте точный состав, геометрию, поддержку, время при температуре, давление, перепад давления, цикличность и химическое воздействие. Для направления с металлическим седлом проверьте весь клапан, поскольку набивка, уплотнения корпуса, подшипники, прокладки, покрытия и зазоры могут оставаться ограничивающими факторами.
Для сред с твердыми включениями укажите распределение частиц по размерам, твердость, форму, концентрацию, склонность к оседанию, скорость потока, ориентацию клапана, наличие промывки и частоту срабатывания. Частицы могут повредить или вдавиться в мягкое седло, либо поцарапать и нарушить контактные поверхности металла. В зависимости от условий эксплуатации может потребоваться оценка другой конструкции клапана.
Выбор крутящего момента и привода
Не следует полагать, что каждый клапан с мягким седлом имеет меньший крутящий момент, а каждый клапан с металлическим седлом — больший. Учитывайте предварительное натяжение седла, трение, максимальное рабочее дифференциальное давление, размер, конструкцию, температуру, свойства рабочей среды, обработку поверхности, наличие загрязнений, частоту срабатывания, трение уплотнения штока и требуемое время срабатывания.
Для автоматизации запросите данные о крутящем моменте клапана с указанием версии, максимальное рабочее дифференциальное давление, коэффициент подбора, давление или напряжение питания, тип отказа, время срабатывания, режим управления, интерфейс монтажа и аксессуары. ISO 5211 определяет интерфейсы крепления поворотных приводов; он не заменяет данные о крутящем моменте клапана или подбор привода.
Стандарты — это ссылки, а не заявления о продукте
| Ссылка | Общая роль | Не устанавливается здесь |
|---|---|---|
| API 608 | Ссылка на стандарт для шаровых кранов с металлическим седлом в пределах определенной области применения | Соответствие конкретного клапана |
| ASME B16.34 | Конструкция и класс прочности для клапанов в рамках области применения | Совместимость седла или пригодность для применения |
| API 598 / ISO 5208 | Ссылки на испытания под давлением | Результат для предложенного продукта или заказа |
| ISO 10497 | Ссылка на огневые испытания в рамках области применения | Квалификация по пожарной безопасности для клапанов с металлическим или эластомерным седлом |
Матрица запроса доказательств от поставщика
Запросить доказательства в соответствии с принимаемым решением. Документ не должен использоваться для подтверждения области, выходящей за рамки его компетенции.
| Запрошенные доказательства | Что он может подтвердить | Что он не доказывает сам по себе |
|---|---|---|
| Контролируемый паспорт изделия | Предлагаемая конфигурация и заявленные поля продукта | Приемка или завершение испытаний по конкретному заказу |
| Общий вид (чертеж общего расположения) | Конфигурация, присоединения и контролируемые размеры в рамках данной ревизии | Идентификация материала или пригодность для эксплуатации, если не указано иное и не контролируется |
| Спецификация материалов (BOM) или перечень материалов компонентов | Идентификация материалов корпуса, шара, штока, седла, набивки и прокладки | Совместимость с неопределенной средой |
| Спецификация материала седла | Точная марка, наполнители и идентификация компонента | Полная граница давления-температуры для клапана |
| Данные по давлению-температуре | Заявленная граница для идентифицированной конструкции | Пригодность вне указанной конфигурации и условий |
| Источник крутящего момента клапана | База крутящего момента для определенного клапана и условий | Расчет размера привода без учета параметров подачи, действия при отказе и входных данных для расчета |
| Процедура испытаний и отчет | Метод испытаний и результат в рамках заявленной области | Другие испытания, квалификации или эксплуатационные характеристики |
| Квалификация или сертификат | Только точная конструкция, редакция и область применения, указанные в описании | Универсальное соответствие или каждая поставляемая конфигурация |
Чек-лист для запроса котировки
| Поле | Требуемая информация |
|---|---|
| Функция | Изоляция, аварийная изоляция, частота срабатывания и требуемое направление |
| Строительство | Шаровый кран с плавающей или цапфовой конструкцией; конструкция корпуса; полнопроходной или редуцированный проход; тип присоединения |
| Процесс | Среда, состав, концентрация, фазовое состояние, наличие примесей и твердых частиц |
| Давление | Нормальное, расчетное и максимальное рабочее перепадное давление |
| Температура | Нормальные, расчетные, аварийные и циклические условия эксплуатации |
| Материалы | Требования к материалам корпуса, шара, штока, седла, набивки, прокладки и покрытия |
| Запорная функция | Ссылка, редакция, испытательная среда, направление и критерий приемки |
| Привод | Ручной привод/редуктор/пневматический/электрический/гидравлический привод; принцип отказа; источник питания; время срабатывания; принадлежности |
| Требования проекта | Применимые стандарты, инспекция, присутствие представителей заказчика, документация и запасные части |
Нормализация технического предложения
| Статус | Минимальные условия эксплуатации | Действия покупателя |
|---|---|---|
| Сравнение | Одинаковая основа эксплуатации, определенная конструкция седла, соответствующие критерии приемки, основа крутящего момента и область действия документа | Перейти к детальному техническому и коммерческому сравнению |
| Уточнить | Предложение правдоподобно, но одно или несколько полей принятия решений или отклонений остаются открытыми | Составить список технических уточнений и оставить решение открытым |
| Не подлежит сравнению | Маркировка седла является общей, отсутствует граница эксплуатации, отличается основа герметичности или требуемое доказательство не может быть связано с предложением | Не нормализовать цену или производительность до согласования технической основы |
Правило окончательного выбора
Придерживаться направления с мягким седлом только тогда, когда точная неметаллическая конструкция может оставаться в пределах требуемых границ процесса, давления, температуры, твердых частиц, циклов и герметичности. Придерживаться направления с металлическим седлом только тогда, когда можно проверить полную пару уплотнений, инженерию поверхности, другие компоненты клапана, крутящий момент и критерии приемки.
Если ни одно из предложений не содержит достаточных данных, оставьте выбор открытым и запросите недостающие доказательства.
Отправить данные проекта для запроса подбора седла
Укажите функцию клапана, состав среды, наличие твердых частиц, рабочее и расчетное давление и температуру, максимальное рабочее перепадное давление, размер, класс давления, тип присоединения, требование к герметичности, частоту срабатывания, тип привода, проектные стандарты и требования к документации.
Окончательный выбор остается за подтверждением на основе полного технического описания (datasheet) и спецификации закупки.
Отправить информацию по проектуЧасто задаваемые вопросы
Что меньше протекает: шаровой кран с эластичным или металлическим седлом?
Маркировка седла не определяет протечку. Сравните критерии приемки, конструкцию, условия испытаний, уплотнительные поверхности и соответствующие доказательства на уровне клапана.
Является ли шаровой кран с металлическим седлом автоматически огнестойким?
Нет. Металлическое первичное седло не обеспечивает огнестойкость. Квалификация по огнестойкости является отдельным требованием, специфичным для конструкции, со своей областью применения и доказательствами.
Является ли клапан с эластичным седлом всегда вариантом с меньшим крутящим моментом?
Нет. Крутящий момент зависит от нагрузки на седло, трения, перепада давления, температуры, конструкции, уплотнений штока, состояния среды, циклов срабатывания и загрязнения.
Можно ли выбрать материал седла только по температуре?
Нет. Также необходимо учитывать давление, состав среды, наличие твердых частиц, перепад давления, конструкцию, время воздействия, частоту срабатывания, требования к герметичности и другие компоненты клапана.
Подходит ли металлическое седло всегда для абразивных сред?
Нет. Частицы могут также царапать металлические поверхности, повреждать покрытия, увеличивать крутящий момент или препятствовать полному закрытию.
Может ли стандарт определить тип седла?
Стандарт может определять область применения продукта, конструкцию, испытания, интерфейсы или критерии приемки. Он не заменяет данные процесса, анализ материалов и специфическую для продукта инженерию.
Инженерная заметка: Допущения и ограничения
Назначение: предварительная инженерная поддержка и поддержка принятия решений при закупках.
Допущение: сравнение касается шаровых кранов, предназначенных в первую очередь для изоляции, если в проекте не указано иное.
Ограничения: не делается никаких выводов о давлении-температуре, утечках, крутящем моменте, эксплуатации, сертификации или квалификации конкретного продукта.
Авторство: Raymon Valve указан как автор-Организация. Никакие индивидуальные инженерные регалии или названные технические рецензенты не утверждаются.
Проект: Задвижка Выбранная конструкция должна быть подтверждена полной спецификацией, рабочей спецификацией и соответствующим рассмотрением ответственного инженера.
Russian 
English 
German 
Arabic 
French 
Spanish 
Italian 
Portuguese