Válvulas de bola metálicas en plataformas marítimas (Parte 2)

2. Requisitos técnicos para válvulas de bola resistentes al desgaste con asiento metálico en entornos marinos
2.1 Resistencia al desgaste ultra alta
Las válvulas de bola deben ser resistentes al desgaste debido a los efectos de las altas temperaturas y la fricción por movimiento constante. Las superficies de sellado del asiento de bola y de la válvula de esta válvula de bola resistente al desgaste con asiento de metal están rociadas con WC (carburo de tungsteno). La dureza superficial del revestimiento no es inferior a 60HRC y 55HRC. El espesor efectivo del revestimiento después del acabado no es inferior a 0,2 mm. La superficie de sellado está de acuerdo con con ASME B16,34 - 2017 "Roscas de brida de válvulas con y conexiones soldadas" 100% PT (Pruebas de penetración). Esto permite que la válvula de bola con asiento de metal tenga una alta resistencia al desgaste y prolongue su vida útil.

2.2 Súper resistencia a la corrosión
Las piezas que soportan presión de todas las válvulas de bola de metal resistentes al desgaste se fabrican forjando debido a la fuerte corrosividad del medio marino. El cuerpo y el capó de la válvula con presión no inferior a 900LB deben ser probados al 100% por UT (Prueba ultrasónica, ultrasónica) de acuerdo con con ASME B16,34-2017 para garantizar la calidad de los forjados de válvulas. Para piezas que soportan presión en contacto con con el medio, se debe considerar completamente el margen de corrosión del medio en las piezas que soportan presión y se debe agregar un margen de corrosión no inferior a 3 mm de acuerdo con la norma ASME B16,34-2017.

 
Figura 4 Pares de sellado de válvulas de bola de metal 

2.3 Diseñando el sellado
El nivel de fuga del válvula de bola Cumple con los requisitos de fuga de nivel CL V de ANSIB16-104 / FCI70-2 "Control de fugas de asientos de válvulas", asegurando cero fugas en ambas direcciones de la válvula de bola durante la extracción, procesamiento y transporte de petróleo en alta mar.

2.4 Doble sellado de asientos de válvulas
La válvula debe ser un tipo de sellado bidireccional: para válvulas de bola flotante, cualquiera de los extremos ya que el aguas arriba puede garantizar un sellado confiable del río abajo; para válvulas de bola de muñón, se debe proporcionar doble bloqueo y purga (DBB), y un asiento de válvula autoaliviante; la presión de la cavidad media no supera 1,33 veces la presión nominal.

2.5 La estructura de los asientos de las válvulas
El asiento de la válvula debe estar diseñado con con un raspador, que pueda eliminar automáticamente las partículas sólidas y los materiales de coque adheridos a la superficie de la bola para evitar que las partículas sólidas y el polvo entren en la superficie de sellado entre la bola y el asiento de la válvula, dañando el par de sellado. Se debe adoptar un resorte de disco para la fuerza de apriete previa del asiento de la válvula. El asiento de la válvula debe tener una función antipolvo para evitar que las partículas de polvo entren en la ranura del resorte del asiento de la válvula.

2,6 Rugosidad de la superficie
La rugosidad superficial Ra del vástago de la válvula alcanza 0,8 o más, y el punto de rendimiento mínimo se encuentra fuera del límite de presión. El material del vástago de la válvula debe estar hecho de materiales con de alta resistencia y dureza.

2,7 Resistencia al fuego
Los requisitos de diseño y fabricación de la válvula deben considerar las características del medio de proceso y la temperatura de funcionamiento. La válvula debe cumplir con los requisitos de prueba de fuego de API 607-2016 "Pruebas de fuego de válvulas" y API 6FA-2018 "Estándar de prueba de fuego de válvulas".

3.Tecnología de procesamiento para la superficie de sellado de válvulas de bola resistentes al desgaste con asiento metálico utilizadas en entornos marinos
3.1 Endurecimiento de las superficies de sellado
A diferencia del endurecimiento del núcleo de bola con asiento blando, se puede utilizar la tecnología de revestimiento de superficies, la tecnología de soldadura con revestimiento (pulverización) y la tecnología de nitruración por plasma. Estos tres métodos de tratamiento de superficies de sellado se utilizan generalmente en condiciones de medio limpio, como aceite refinado, gas natural, vapor a baja temperatura y agua. Sin embargo, los medios especiales utilizados en la industria petroquímica en condiciones de trabajo duras, como el flujo bifásico o el flujo trifásico, han demostrado tener una vida útil muy corta. Es muy importante elegir una tecnología de endurecimiento de superficies de sellado resistente al desgaste y a la corrosión, especialmente en la industria química del carbón, silicio policristalino, procesamiento de petróleo crudo con gran contenido de arena y otras condiciones de trabajo. En los últimos años, los recubrimientos de cermet obtenidos a través de la tecnología de pulverización térmica se han promovido y aplicado con éxito en el hogar y en el extranjero. Entre muchos materiales de pulverización, los recubrimientos basados en WC tienen un excelente rendimiento en resistencia al desgaste, resistencia a la erosión y resistencia al deslizamiento en seco. El rendimiento es excepcional y adecuado para las duras condiciones de trabajo antes mencionadas. Los recubrimientos que a menudo usan WC como base incluyen WC12 / Co, WC17 / Co, WC20 / Co, WC86 / Co10Cr4, WC17 / Ni y WC50 / NiCrBSi.

 
Figura 5 Anillos de sellado de válvulas de bola asentadas de metal 

3.2 Recubrimientos
La tecnología de pulverización de llama supersónica tiene las características de velocidad rápida de vuelo de partículas en el proceso de deposición y baja temperatura de pulverización. Las ventajas de esta tecnología son que asegura la descomposición del WC y controla el contenido de óxido, haciendo que la estructura del recubrimiento sea más densa, y teniendo fases o estructuras menos dañinas que afectan el rendimiento del recubrimiento, recubrimientos más resistentes al desgaste y a la erosión. Al determinar el proceso de endurecimiento de la superficie de sellado de la válvula de bola resistente al desgaste, los parámetros del proceso de pulverización deben optimizarse y mejorarse en base a una gran cantidad de experimentos para resolver el problema que hace que el recubrimiento se agriete fácilmente, es decir, el estrés residual del recubrimiento debe controlarse en un estado de estrés compresivo. Al mismo tiempo, el tamaño de partícula del polvo de pulverización debe controlarse estrictamente, y se debe agregar una cierta proporción de lubricante resistente a altas temperaturas al recubrimiento para preparar mejor un recubrimiento resistente al desgaste y a la corrosión con excelente rendimiento en todos los aspectos y reducir el coeficiente de fricción de la superficie de sellado, reduciendo así el par de funcionamiento de la válvula.

4. Conclusión
A medida que China intensifica cada vez más sus esfuerzos para controlar la contaminación ambiental marina, el problema de la prevención de fugas se está volviendo cada vez más grave en el proceso de exploración y transporte de petróleo en alta mar; la tasa de corrosión del medio marino es mucho mayor que la de la tierra. La anticorrosión de su equipo de ingeniería y sistemas de tuberías es aún más importante. El aceite de los fondos marinos no solo contiene una gran cantidad de materia orgánica y elementos químicos, sino que también tiene un contenido de arena que no se puede subestimar. Por lo tanto, para las válvulas que se utilizan con frecuencia en oleoductos en proyectos petroleros en alta mar, se presentan requisitos altos como resistencia a altas temperaturas, resistencia a altas presiones, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia al fregado y cero fugas.

Las válvulas de bola con asiento de metal bien pueden cumplir con las duras condiciones de trabajo anteriores, pero hay dos expectativas para su uso en el medio marino: primero, las válvulas de bola resistentes al desgaste con asiento de metal se han utilizado ampliamente en la industria química del carbón en tierra, y combinando con la consideración de la corrosividad, los proyectos de ingeniería marina pueden utilizar más válvulas de bola resistentes al desgaste con asiento de metal. En segundo lugar, se espera que más proyectos marinos den prioridad a las válvulas chinas cuando se utilizan válvulas de bola con asiento de metal, proporcionando condiciones para el avance de la tecnología de válvulas en China.