Logica di selezione dello stelo della valvola in condizioni di alta temperatura e alta pressione

Nella struttura di una valvola, lo stelo non sembra complicato, ma chiunque abbia familiarità con sistemi ad alta temperatura e alta pressione sa che è una delle parti più problematiche. Soprattutto nelle centrali elettriche, nelle raffinerie e negli impianti metallurgici, dove la temperatura del fluido raggiunge spesso i 400 o 500 gradi e la pressione decine di chilogrammi, se lo stelo della valvola non viene scelto in modo adeguato, la tenuta si deteriorerà, se non addirittura si romperà o si bloccherà.

Ci siamo imbattuti in un caso pratico: un lotto di valvole a globo utilizzate in una centrale elettrica ha iniziato a bloccarsi frequentemente dopo sei mesi di funzionamento. Lo smontaggio in loco ha rivelato che la superficie dello stelo della valvola era scolorita e deformata e che la guarnizione di tenuta non riusciva a resistere. Successivamente, è stato confermato che il progetto originale prevedeva l'utilizzo di acciaio inossidabile 304, ma la temperatura di esercizio della tubazione raggiungeva i 500 °C, superando quindi il limite consentito per il materiale.

La causa principale del cedimento dello stelo a temperature e pressioni elevate non è solo la scarsa resistenza del materiale, ma anche la variazione delle dimensioni di accoppiamento dovuta alla dilatazione termica, la frattura da fatica causata dalla concentrazione di stress termico e l'attrito a secco dovuto al deterioramento del lubrificante. In particolare, in caso di aperture e chiusure frequenti, corse lunghe e carichi elevati, la sovrapposizione di questi fattori riduce notevolmente la durata dello stelo della valvola.

Pertanto, in genere ci concentriamo su diversi aspetti nella selezione: in primo luogo, cerchiamo di utilizzare materiali con elevata resistenza alle alte temperature e stabilità, come 17-4PH, F6a, 1Cr13Mo e altri acciai altolegati; se si tratta di un mezzo acido, è opportuno considerare l'acciaio inossidabile duplex o la lega Monel; in secondo luogo, si raccomanda di rivestire la parte filettata con uno strato di carburo cementato per migliorarne la resistenza al grippaggio; in terzo luogo, l'area di contatto del materiale d'apporto deve essere lavorata con precisione e nitrurata o rivestita.

Inoltre, si raccomanda di utilizzare, ove possibile, una lavorazione integrale anziché una struttura con giunzioni saldate, al fine di ridurre il rischio di cedimento dell'interfaccia. Nelle applicazioni a corsa lunga, è necessario tenere conto dello spostamento assiale causato dalla deformazione termica, altrimenti potrebbero verificarsi problemi di "mancato posizionamento" o "inceppamento".

Lo stelo della valvola prodotto da Yining Machinery è attualmente ampiamente utilizzato nei settori petrolchimico, energetico, metallurgico, del gas liquefatto e in altri settori industriali. Abbiamo sviluppato steli per valvole personalizzati, adatti a diverse strutture di connessione per sistemi di valvole ad alta temperatura e alta pressione, mediante processi di forgiatura, saldatura di riporto della filettatura, trattamento a specchio e altri, in grado di soddisfare i requisiti di lavoro ad alto carico e alta frequenza di apertura e chiusura.

In sintesi, sebbene la struttura dello stelo sia semplice, in scenari di alta temperatura e alta pressione, una scelta errata rappresenta il "punto debole" del sistema. Si raccomanda che in fase di progettazione e approvvigionamento si effettui un'analisi dettagliata, tenendo conto dei parametri delle condizioni operative, delle modalità di apertura e chiusura e della frequenza di utilizzo, anziché basarsi unicamente sul materiale o sul prezzo per determinare la scelta.