Waarom het lichaam is gelast
Bij een volledig gelaste kogelkraan worden de lichaamsdelen verbonden door een omtrekslas in plaats van door bouten, en wordt het kogel- en zittingsamenstel geïnstalleerd vóór de laatste las. Het resultaat is een drukgrens zonder pakkingen, zonder bouten en zonder mogelijk pad naar de atmosfeer langs een lichaamsverbinding. Dit maakt het ontwerp de standaardkeuze voor ondergrondse pijpleidingen, stadsverwarmingsnetwerken, gasdistributieleidingen, tankparken en offshore-installaties, waar toegang voor inspectie moeilijk is en een lek in de carrosserie zowel kostbaar als gevaarlijk zou zijn.
Doordat de schaal doorlopend is, verdraagt de klep ook buig- en grondbelastingen beter dan een vastgeschroefd lichaam. Fabrikanten bekleden de buitenkant gewoonlijk met een door smelten gebonden epoxy- of gespoten plastic laag die compatibel is met coatingsystemen voor pijpleidingen, zodat de klep kan worden ingegraven zonder extra verpakking. Ontwerp, testen en markeren volgen normaal gesproken API 6D voor pijpleidingkleppen, waarbij EN 14141 van toepassing is op kleppen voor gastransmissie, en ISO 17292 voor metalen kogelkranen in de petroleum- en petrochemische sector. Carrosseriematerialen zijn doorgaans van gesmeed of gegoten koolstofstaal volgens ASTM A105 of ASTM A216 WCB, met kwaliteiten bij lage temperaturen zoals ASTM A350 LF2 voor koude toepassingen en ASTM A182 F316 voor corrosieve toepassingen.
Zitting- en afdichtingseigenschappen
| Eigendom | Ontwerpfunctie en effect |
|---|---|
| Stoelen met veerbekrachtiging | Schotelveren achter elke zittingring houden de zitting in contact met de kogel bij lage lijndruk, zodat de afdichting niet alleen afhankelijk is van de lijndruk |
| Op PTFE gebaseerde zittingringen | Koolstof- of glasversterkte PTFE-ringen zorgen voor een lage wrijving en een brede chemische bestendigheid, met een gedefinieerd temperatuurplafond voor de compound |
| Dubbel zuigereffect | De bovenstroomse en stroomafwaartse zittingen sluiten beide af, zodat de druk in de holte onder controle blijft en de klep vanuit beide richtingen dicht blijft |
| Zelfontlastende caviteit- | Overmatige druk in de holte door thermische uitzetting van opgesloten vloeistofopeningen naar de lagedrukzijde in plaats van de zittingen uit elkaar te duwen |
| Brandveilig gedrag | Metalen back-upcontact tussen kogel en zitting beperkt lekkage als de polymeerzitting bij brand wordt vernietigd, geverifieerd door de standaard brandtestprocedures voor kwart- afsluiters |
| Laag bedrijfskoppel | Gepolijste kogels en zittingen met lage wrijving houden het losbreekkoppel laag, zodat een compacte actuator kan worden gebruikt |
De stoelconstructie is het onderdeel dat de praktische temperatuurlimiet bepaalt. Standaard versterkte PTFE-ringen worden normaal gesproken gebruikt tot ongeveer tweehonderd graden Celsius, en daarboven is een ander polymeer- of metaalzittingontwerp nodig. Ook het drukverschil dat op de zittingringen inwerkt, is belangrijk: hoe hoger de klasse, hoe stijver het verenpakket en hoe groter het koppel dat van de actuator wordt vereist.
Anti-statisch pad en stamretentie
Omdat PTFE een elektrische isolator is, zou een kogelkraan waarin de kogel op polymeerzittingen drijft, anders de kogel isoleren en uit het lichaam komen. Statische lading die wordt gegenereerd door stroming met hoge snelheid kan zich ophopen en als een vonk ontladen. De standaardoplossing is een geleidend pad: een veerbelaste plunjer of stalen kogel, gemonteerd tussen de steel en de kogel, en tussen de steel en het lichaam of de pakkingbus, houdt elk metalen onderdeel elektrisch continu zodat de lading naar de pijpleiding afvoert. Deze functie is vereist voor ontvlambare en brandbare toepassingen en wordt normaal gesproken geverifieerd door een weerstandsmeting tijdens productietests.
De stuurpen is ook ontworpen om niet te worden uitgeworpen. Interne druk werkt op het volledige steelgedeelte en heeft voortdurend de neiging om het naar buiten te duwen, dus wordt een schouder of kraag op de steel machinaal bewerkt en achter een lichaam of klier opgesloten. Zelfs als de klierdelen worden verwijderd, kan de steel het lichaam niet onder druk verlaten. Een drukring met lage wrijving onder de schouder van de stuurpen draagt de drukbelasting, zodat de stuurpen alleen koppel overbrengt en de machinist niet wordt gevraagd de verticale stuwkracht te overwinnen.
Service-eigenschappen in bedrijf
Bij normaal gebruik behoeft een volledig gelaste kogelkraan geen afstelling of smering. De gladde boring en de vegende werking van de kogel over de zitting houden de afdichtingsoppervlakken vrij van lichte afzettingen, en de gelaste schaal elimineert het periodieke onderhoud van de pakkingbus en de huisverbindingen dat een geschroefde klep vereist. De levensduur is lang en de meeste pijpleidingontwerpen zijn geschikt voor enkele duizenden volledige slagen binnen de garantieperiode. De brede lichaamsholte zal echter vloeibaar product bevatten wanneer de klep gesloten is, dus bij gebruik van vloeibare koolwaterstoffen moet de holte worden ontlast of leeggemaakt voordat de lijn wordt geopend voor onderhoud, en bij waterstof- of zuurbedrijf moeten de materiaal- en afdichtingsspecificaties worden beoordeeld voor het specifieke medium.
Omdat de klep niet ter plaatse kan worden geopend, moet het ontwerp tijdens de bestelfase correct zijn. Bevestig het boringtype, de drukklasse, het temperatuurbereik, de mediumsamenstelling en de koppelvereiste van de actuator vóór de productie, en noteer de as--afmetingen en de lasproceduredocumentatie voor het pijpleidingbestand.
Veelgestelde vragen
Vraag: Kan een volledig gelaste kogelkraan worden gerepareerd?
Niet in het veld zoals een geschroefde huisklep dat kan. De romp wordt opengesneden in een werkplaats, het inwendige wordt vernieuwd en de carrosserie wordt opnieuw-gelast en opnieuw-getest. Het ontwerp is daarom gekozen op een plek waar lange onderhoudsintervallen acceptabel zijn.
Vraag: Tegen welke temperatuur zijn de stoelen bestand?
Versterkte PTFE-zittingringen worden doorgaans gebruikt tot ongeveer tweehonderd graden Celsius; hogere temperaturen vereisen een ander polymeer of een ontwerp met metalen zitting.
Vraag: Hoe werkt het anti-statische apparaat?
Een door een veer belast geleidend element verbindt de kogel, de steel en het lichaam, zodat de door het stromende medium gegenereerde statische lading naar de pijpleiding afvoert in plaats van zich op te bouwen en te ontladen.
Vraag: Wat is het dubbele zuigereffect?
Elke zitting sluit in beide richtingen af tegen de bal, zodat de lijndruk de stroomopwaartse zitting ondersteunt, terwijl de stroomafwaartse zitting ook eventuele druk opvangt die in de lichaamsholte is opgesloten.
Vraag: Is een volledig gelaste kogelkraan geschikt voor ingegraven installatie?
Ja. Het is een van de meest voorkomende ondergrondse pijpleidingkleppen omdat er geen lichaamsverbinding is die kan lekken en de buitencoating kan worden afgestemd op het pijpleidingsysteem.
Vraag: Welke norm heeft betrekking op volledig gelaste kogelkranen voor pijpleidingen?
API 6D is de algemene specificatie voor pijpleidingkleppen, EN 14141 is van toepassing op gastransmissiekleppen en ISO 17292 heeft betrekking op metalen kogelkranen voor de petroleum- en petrochemische dienst.