Dove vengono utilizzate le valvole: ovunque!

Oggigiorno le valvole si trovano praticamente ovunque: nelle nostre case, sotto le strade, negli edifici commerciali e in migliaia di luoghi all'interno di centrali elettriche e idriche, cartiere, raffinerie, stabilimenti chimici e altri impianti industriali e infrastrutturali.

L'industria delle valvole è davvero ampia, con segmenti che variano dalla distribuzione dell'acqua all'energia nucleare fino al petrolio e al gas a monte ea valle.Ciascuno di questi settori di utenti finali utilizza alcuni tipi di base di valvole;tuttavia, i dettagli di costruzione e materiali sono spesso molto diversi.Ecco un campione:

LAVORI IDRICI

Nel mondo della distribuzione dell'acqua, le pressioni sono quasi sempre relativamente basse e le temperature ambiente.Questi due fattori applicativi consentono una serie di elementi di progettazione delle valvole che non si troverebbero su apparecchiature più problematiche come le valvole del vapore ad alta temperatura.La temperatura ambiente di servizio idrico consente l'utilizzo di elastomeri e guarnizioni in gomma non adatte altrove.Questi materiali morbidi consentono di equipaggiare le valvole dell'acqua per sigillare ermeticamente le gocce.

Un'altra considerazione nelle valvole del servizio idrico è la scelta dei materiali di costruzione.Ghise e ghisa sferoidale sono ampiamente utilizzate nei sistemi idrici, in particolare nelle linee di grande diametro esterno.Linee molto piccole possono essere gestite abbastanza bene con materiali per valvole in bronzo.

Le pressioni che vedono la maggior parte delle valvole dell'acquedotto sono generalmente ben al di sotto di 200 psi.Ciò significa che non sono necessari modelli ad alta pressione con pareti più spesse.Detto questo, ci sono casi in cui le valvole dell'acqua sono costruite per gestire pressioni più elevate, fino a circa 300 psi.Queste applicazioni sono generalmente su acquedotti lunghi vicino alla sorgente di pressione.A volte le valvole dell'acqua ad alta pressione si trovano anche nei punti di pressione più alta in una diga alta.

L'American Water Works Association (AWWA) ha emesso specifiche che coprono molti diversi tipi di valvole e attuatori utilizzati nelle applicazioni degli acquedotti.

ACQUE REFLUE

Il rovescio della medaglia dell'acqua potabile fresca che entra in una struttura o struttura è l'uscita delle acque reflue o delle fognature.Queste linee raccolgono tutti i liquidi e i solidi di scarto e li convogliano verso un impianto di trattamento delle acque reflue.Questi impianti di trattamento sono dotati di molte tubazioni e valvole a bassa pressione per svolgere il loro "lavoro sporco".I requisiti per le valvole delle acque reflue in molti casi sono molto più clementi dei requisiti per il servizio di acqua pulita.Le saracinesche in ferro e le valvole di ritegno sono le scelte più popolari per questo tipo di servizio.Le valvole standard in questo servizio sono costruite secondo le specifiche AWWA.

INDUSTRIA ELETTRICA

La maggior parte dell'energia elettrica generata negli Stati Uniti viene generata in impianti a vapore che utilizzano combustibili fossili e turbine ad alta velocità.Sbucciare la copertura di una moderna centrale elettrica produrrebbe una vista dei sistemi di tubazioni ad alta pressione e ad alta temperatura.Queste linee principali sono le più critiche nel processo di generazione dell'energia del vapore.

Le valvole a saracinesca rimangono la scelta principale per le applicazioni di accensione/spegnimento delle centrali elettriche, sebbene si trovino anche valvole a globo con motivo a Y per scopi speciali.Le valvole a sfera ad alte prestazioni per servizi critici stanno guadagnando popolarità presso alcuni progettisti di centrali elettriche e si stanno facendo strada in questo mondo un tempo dominato dalle valvole lineari.

La metallurgia è fondamentale per le valvole nelle applicazioni di potenza, in particolare quelle che operano negli intervalli operativi supercritici o ultra-supercritici di pressione e temperatura.F91, F92, C12A, insieme a diversi Inconel e leghe di acciaio inossidabile sono comunemente usati nelle centrali elettriche di oggi.Le classi di pressione includono 1500, 2500 e in alcuni casi 4500. La natura modulante delle centrali elettriche di picco (quelle che funzionano solo se necessario) mette a dura prova anche valvole e tubazioni, richiedendo progetti robusti per gestire la combinazione estrema di cicli, temperatura e pressione.

Oltre alle valvole principali del vapore, le centrali elettriche sono cariche di condotte ausiliarie, popolate da una miriade di valvole a saracinesca, a globo, di ritegno, a farfalla ea sfera.

Le centrali nucleari funzionano secondo lo stesso principio della turbina a vapore/alta velocità.La differenza principale è che in una centrale nucleare il vapore è creato dal calore del processo di fissione.Le valvole delle centrali nucleari sono simili alle loro cugine a combustibili fossili, fatta eccezione per il loro pedigree e il requisito aggiuntivo di assoluta affidabilità.Le valvole nucleari sono prodotte secondo standard estremamente elevati, con la documentazione di qualificazione e ispezione che riempie centinaia di pagine.

PRODUZIONE DI PETROLIO E GAS

I pozzi di petrolio e gas e gli impianti di produzione sono pesanti utilizzatori di valvole, comprese molte valvole per impieghi gravosi.Sebbene non sia più probabile che si verifichino zampilli di petrolio che fuoriescono per centinaia di piedi nell'aria, l'immagine illustra la potenziale pressione del petrolio e del gas sotterranei.Questo è il motivo per cui le teste dei pozzi o gli alberi di Natale sono posti in cima alla lunga serie di tubi di un pozzo.Questi gruppi, con la loro combinazione di valvole e raccordi speciali, sono progettati per gestire pressioni superiori a 10.000 psi.Sebbene oggigiorno si trovino raramente nei pozzi scavati sulla terraferma, le pressioni estremamente elevate si trovano spesso nei pozzi offshore profondi.

La progettazione delle apparecchiature Wellhead è coperta da specifiche API come 6A, Specification for Wellhead e Christmas Tree Equipment.Le valvole rivestite in 6A sono progettate per pressioni estremamente elevate ma temperature modeste.La maggior parte degli alberi di Natale contiene valvole a saracinesca e speciali valvole a globo chiamate strozzature.Le strozzature servono per regolare il flusso dal pozzo.

Oltre alle stesse teste pozzo, molti impianti ausiliari popolano un giacimento di petrolio o gas.Le apparecchiature di processo per il pretrattamento del petrolio o del gas richiedono un numero di valvole.Queste valvole sono generalmente classificate in acciaio al carbonio per classi inferiori.

Occasionalmente, nel flusso di petrolio grezzo è presente un fluido altamente corrosivo, l'acido solfidrico.Questo materiale, chiamato anche gas acido, può essere letale.Per vincere le sfide del gas acido, è necessario seguire materiali speciali o tecniche di lavorazione dei materiali in conformità con la specifica NACE International MR0175.

INDUSTRIA OFFSHORE

I sistemi di tubazioni per le piattaforme petrolifere offshore e gli impianti di produzione contengono una moltitudine di valvole costruite secondo diverse specifiche per gestire l'ampia varietà di sfide di controllo del flusso.Queste strutture contengono anche vari circuiti del sistema di controllo e dispositivi di scarico della pressione.

Per gli impianti di produzione di petrolio, il cuore arterioso è l'effettivo sistema di tubazioni di recupero del petrolio o del gas.Sebbene non sempre sulla piattaforma stessa, molti sistemi di produzione utilizzano alberi di Natale e sistemi di tubazioni che operano nelle inospitali profondità di 10.000 piedi o più.Questa attrezzatura di produzione è costruita secondo molti standard rigorosi dell'American Petroleum Institute (API) e referenziata in diverse pratiche consigliate (RP) API.

Sulla maggior parte delle grandi piattaforme petrolifere, vengono applicati processi aggiuntivi al fluido grezzo proveniente dalla testa pozzo.Questi includono la separazione dell'acqua dagli idrocarburi e la separazione di gas e liquidi di gas naturale dal flusso del fluido.Questi sistemi di tubazioni per alberi post-natalizi sono generalmente costruiti secondo i codici di tubazioni B31.3 dell'American Society of Mechanical Engineers con le valvole progettate in conformità con le specifiche delle valvole API come API 594, API 600, API 602, API 608 e API 609.

Alcuni di questi sistemi possono contenere anche valvole a saracinesca, a sfera e di ritegno API 6D.Poiché tutte le condotte sulla piattaforma o sulla nave di perforazione sono interne alla struttura, non si applicano i severi requisiti per l'utilizzo di valvole API 6D per le condotte.Sebbene in questi sistemi di tubazioni vengano utilizzati più tipi di valvole, il tipo di valvola preferito è la valvola a sfera.

CONDOTTE

Sebbene la maggior parte delle condutture siano nascoste alla vista, la loro presenza è generalmente evidente.Piccoli segnali che indicano "oleodotto" sono un ovvio indicatore della presenza di tubazioni di trasporto sotterranee.Queste tubazioni sono dotate di molte importanti valvole lungo tutta la loro lunghezza.Le valvole di intercettazione di emergenza delle tubazioni si trovano a intervalli come specificato da standard, codici e leggi.Queste valvole servono al servizio vitale di isolare una sezione di una tubazione in caso di perdita o quando è necessaria la manutenzione.

Lungo il tracciato del gasdotto sono anche sparse strutture in cui la linea emerge da terra ed è disponibile l'accesso alla linea.Queste stazioni sono la sede dell'attrezzatura di lancio del "maiale", che consiste in dispositivi inseriti nelle tubazioni per ispezionare o pulire la linea.Queste stazioni di lancio dei maiali di solito contengono diverse valvole, sia a saracinesca che a sfera.Tutte le valvole su un sistema di tubazioni devono essere a passaggio pieno (apertura totale) per consentire il passaggio dei suini.

Le tubazioni hanno anche bisogno di energia per combattere l'attrito della tubazione e mantenere la pressione e il flusso della linea.Vengono utilizzati compressori o stazioni di pompaggio che sembrano piccole versioni di un impianto di processo senza le alte torri di cracking.Queste stazioni ospitano dozzine di valvole a saracinesca, a sfera e di ritegno.

Le tubazioni stesse sono progettate in conformità con vari standard e codici, mentre le valvole per tubazioni seguono le valvole per tubazioni API 6D.

Ci sono anche gasdotti più piccoli che alimentano case e strutture commerciali.Queste linee forniscono acqua e gas e sono protette da valvole di intercettazione.

I grandi comuni, in particolare nella parte settentrionale degli Stati Uniti, forniscono vapore per il fabbisogno di riscaldamento dei clienti commerciali.Queste linee di alimentazione del vapore sono dotate di una varietà di valvole per controllare e regolare la fornitura di vapore.Sebbene il fluido sia vapore, le pressioni e le temperature sono inferiori a quelle che si trovano nella generazione di vapore delle centrali elettriche.In questo servizio viene utilizzata una varietà di tipi di valvole, sebbene la venerabile valvola a otturatore sia ancora una scelta popolare.

RAFFINERIA E PETROLCHIMICA

Le valvole di raffineria rappresentano un maggiore utilizzo di valvole industriali rispetto a qualsiasi altro segmento di valvole.Le raffinerie ospitano sia fluidi corrosivi che, in alcuni casi, temperature elevate.

Questi fattori determinano il modo in cui le valvole sono costruite in conformità con le specifiche di progettazione delle valvole API come API 600 (valvole a saracinesca), API 608 (valvole a sfera) e API 594 (valvole di ritegno).A causa del servizio gravoso incontrato da molte di queste valvole, è spesso necessario un margine di corrosione aggiuntivo.Questa tolleranza si manifesta attraverso maggiori spessori di parete che sono specificati nei documenti di progettazione API.

Praticamente tutti i principali tipi di valvole possono essere trovati in abbondanza in una tipica grande raffineria.L'onnipresente saracinesca è ancora il re della collina con la popolazione più numerosa, ma le valvole a quarto di giro stanno prendendo una quota sempre più grande della loro quota di mercato.I prodotti a un quarto di giro che si sono fatti strada con successo in questo settore (che un tempo era anche dominato dai prodotti lineari) includono valvole a farfalla a triplo offset ad alte prestazioni e valvole a sfera con sede in metallo.

Le valvole a saracinesca standard, a globo e di ritegno si trovano ancora in massa e, a causa della cordialità del loro design e dell'economia di produzione, non scompariranno presto.

I valori di pressione per le valvole di raffineria vanno dalla Classe 150 alla Classe 1500, con la Classe 300 la più popolare.

Gli acciai al carbonio semplici, come il grado WCB (fuso) e l'A-105 (forgiato) sono i materiali più comuni specificati e utilizzati nelle valvole per il servizio di raffineria.Molte applicazioni del processo di raffinazione spingono i limiti di temperatura superiori degli acciai al carbonio semplici e per queste applicazioni sono specificate leghe per temperature più elevate.I più popolari di questi sono gli acciai al cromo/molibdeno come 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr e 9% Cr.Gli acciai inossidabili e le leghe ad alto contenuto di nichel sono utilizzati anche in alcuni processi di raffinazione particolarmente severi.