الصمامات الكروية لصناعة النفط والغاز: الاختيار والمعايير

يجب عليك اختيار الصمامات المناسبة لعمل النفط والغاز. يقوم API 6D وASME B16.34 بتعيين قواعد التصميم. API 607 ​​يختبر السلامة من الحرائق. API 6FA يعطي اختبار الحريق. يغطي ASME B16.34 تقييمات الضغط. ترشد معايير API وASME اختيارات المواد. تعمل API وASME معًا. يظل API 6D مهمًا. يظل ASME B16.34 مهمًا أيضًا. توقف API وASME عن الفشل. تحمي إرشادات ASME عملك.

يجب أن تتوافق الصمامات مع معايير API وASME. API و ASME يوقفان التسريبات. تعمل الصمامات الكروية API وASME الجيدة على تقليل وقت توقف الإنتاج وتقليل تسرب الغاز الهارب. يجب عليك تقييم الصمامات الكروية لصناعة النفط والغاز.

الوجبات السريعة الرئيسية

• اختر الصمامات الكروية العائمة للأحجام الصغيرة، واختر الصمامات المرتكزة لخطوط الأنابيب ذات الضغط العالي.

• استخدم API 6D عند تصميم خطوط الأنابيب، واستخدم ASME B16.34 لتقييمات الضغط.

• اختر الصمامات المقاومة للحريق المعتمدة مع API 607 ​​أو API 6FA للسلامة.

• اختر المواد التي تتوافق مع قواعد NACE MR0175 الخاصة بأعمال الغاز الحامض.

• قم بإعداد وفحص الصمامات الكروية في كثير من الأحيان لتقليل وقت التوقف عن العمل وإيقاف التسربات.

الصمام الكروي لصناعة النفط والغاز: مبادئ العمل

عملية ربع دورة والمكونات الرئيسية

يستخدم الصمام الكروي كرة ذات فتحة للتحكم في التدفق. يمكنك تدوير المقبض 90 درجة لفتح الخط أو إغلاقه. يمنحك هذا التصميم ربع دورة إيقافًا سريعًا وختمًا محكمًا. هذه السرعة مهمة بالنسبة لخطوط أنابيب النفط والغاز ذات الضغط العالي، حيث تكون كل ثانية مهمة.

تنص قواعد السلامة الصناعية على أن صمامات العزل في حالات الطوارئ يجب أن تغلق خلال خمس ثوانٍ لاحتواء حرائق حمامات السباحة أو انبعاث الغاز بعد تمزق خط الأنابيب.

الأجزاء الرئيسية هي الجسم، والكرة، والمقاعد، والساق. تضغط المقاعد على الكرة لعمل الختم. تمنحك المقاعد الناعمة إغلاقًا محكمًا. تتحمل المقاعد المعدنية السوائل الخشنة ودرجات الحرارة المرتفعة. تعمل هذه الأجزاء معًا لوقف التسربات وحماية العملية.

تختلف صمامات الغاز الكروية عن الصمامات القياسية. إنها تستخدم مواد أقوى، وحاصلة على شهادات API وASME، وتتضمن ميزات أمان مثل الأجهزة المضادة للكهرباء الساكنة والمقاعد المقاومة للحريق. يضع API 6D وASME B16.34 قواعد التصميم الخاصة بهما. يغطي API 607 ​​وAPI 6FA اختبار الحريق. تفصل قواعد API وASME هذه الصمامات الكروية المخصصة لخطوط الأنابيب عن الصمامات ذات الأغراض العامة.

المزايا في ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة

تعمل الصمامات الكروية بشكل جيد في أنظمة الضغط العالي. التصميم العائم يناسب الأحجام الصغيرة والضغوط المتوسطة. تصميم مرتكز الدوران يحمل الكرة من كلا الطرفين، لذلك فهي تتحمل ضغطًا أعلى بكثير.

تعتبر الصمامات الكروية المثبتة على مرتكز الدوران هي الأفضل لخطوط الأنابيب تحت سطح البحر مع معدلات ضغط تصل إلى 10000 رطل لكل بوصة مربعة.

تغلق الصمامات الكروية ذات المقاعد الناعمة بشكل أفضل من صمامات البوابة ذات المقاعد المعدنية بموجب API 598.

يؤدي تصنيف عدم التسرب هذا إلى تقليل انبعاثات الهيدروكربونات الهاربة ويقلل من وقت توقف الإنتاج. يمكنك أيضًا الحصول على عزم دوران تشغيل منخفض وطول صغير وجهاً لوجه. تعمل هذه السمات على تحسين أداء الصمامات في صناعة النفط والغاز. يؤكد اختبار API وASME الأرقام قبل شحن الصمام.

الأنواع الرئيسية للصمامات الكروية المستخدمة في عمليات النفط والغاز

يبدأ اختيار الصمامات الكروية لأعمال النفط والغاز بمعرفة الأنواع الرئيسية. تحدد API 6D قواعد تصميم خطوط الأنابيب. ASME B16.34 يحدد معدلات الضغط. يعتمد عمال النفط والغاز على قواعد API وASME للسلامة.

العائمة مقابل الصمامات الكروية مرتكز الدوران

Floating ball valves work well for smaller sizes and medium pressures. الكرة تطفو بين المقاعد. ضغط الخط يدفع الكرة إلى المقعد السفلي. تتحكم قواعد API وASME في تصميمها. يغطي ASME B16.34 تصنيفات الفئة 150 إلى 600. قواعد ASME تتأكد من أن الجودة هي نفسها في كل مرة.

تتعامل الصمامات الكروية مرتكز الدوران مع متطلبات أعلى بكثير. مرتكز الدوران يدعم الكرة في كلا الطرفين. مقاعد محملة بنابض تضغط على الكرة. يغطي API 6D هذه الصمامات للاستخدام في خطوط الأنابيب. تحدد ASME B16.34 معدلات الضغط الخاصة بها من الفئة 150 إلى 2500. وتغطي API 607 ​​وAPI 6FA اختبارات السلامة من الحرائق.

يحد معظم صانعي الصمامات الكروية العائمة من 6 بوصات وتصنيفات الفئة 600. بعد هذه النقطة، تكون القوة التي تدفع الكرة إلى داخل المقعد كبيرة للغاية بالنسبة لمواد المقعد العادية. يجب أن تستخدم الوظائف الأكبر تصميمات مثبتة على مرتكز الدوران.

اختر الصمامات الكروية العائمة للأحجام الأصغر والضغوط المتوسطة. اختر الصمامات الكروية مرتكز الدوران لأنابيب الضغط العالي والأحجام الكبيرة. كلا التصميمين يتوافقان مع API 6D. تؤكد قواعد API وASME مدى جودة عملها.

التجويف الكامل، والتجويف المنخفض، والتكوينات ثلاثية الاتجاهات

تحتوي الصمامات الكروية ذات التجويف الكامل على قطر داخلي مماثل للأنبوب. تتميز الصمامات ذات التجويف المنخفض بقطر داخلي أصغر. يحتوي الصمام ذو التجويف الكامل على قيمة Cv أعلى بمقدار 3 إلى 4 مرات من الصمام ذو التجويف المنخفض. إن جعل القطر أصغر بنسبة 25 بالمائة يمكن أن يقلل سعة التدفق بنسبة 40 إلى 50 بالمائة. تغطي قواعد API 6D وASME كلا النوعين.

تتيح لك التصميمات ثلاثية الاتجاهات تغيير اتجاه التدفق في الأنظمة المتعددة. يستخدمون تصميم ربع دورة لتغيير مسارات التدفق. يقوم الصمام ذو النمط L بإدارة المقبض 90 درجة لإرسال التدفق من منفذ إلى آخر. تتبع هذه الصمامات ASME B16.34. تختلط الصمامات ذات النمط T أو تنقسم التدفق. توقف المقبض يحد من الدوران لضبط المواضع. يمكنك إرسال التدفق بين صهاريج التخزين أو تغيير مصادر المضخة. تساعد هذه الإعدادات على تشغيل النفط والغاز بشكل جيد. تنطبق قواعد ASME على التصاميم ثلاثية الاتجاهات.

معايير اختيار الصمامات لتطبيقات النفط والغاز

يبدأ الاختيار الجيد للصمام ببيانات العملية. أنت بحاجة إلى الضغط ودرجة الحرارة والوسائط ومعدل التدفق قبل التحدث إلى أي مورد. هذه المدخلات الأربعة هي التي تقود كل القرارات الأخرى. كما أنها تحدد قواعد API وASME التي تنطبق على طلبك.

توافق المواد وتقييمات الضغط/درجة الحرارة

الخدمة الحامضة تغير كل شيء. يجب عليك التحقق من الضغط الجزئي لغاز H2S قبل اختيار مادة الجسم. يصل ضغط الصلب الكربوني إلى 0.003 ميجا باسكال، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يصل إلى 0.1 ميجا باسكال، وسبائك النيكل تصل إلى 10 ميجا باسكال وما فوق. تغيرات درجة الحرارة خطر التآكل أيضًا. إن التشقق الناتج عن إجهاد الكبريتيد، والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، وهشاشة الهيدروجين، كلها أمور تهدد السبيكة الخاطئة. يضع NACE MR0175 حدود الصلابة لكل جزء مبلل.

يتبع اختيار مادة الجسم نفس المنطق. يتناسب الفولاذ الكربوني ASTM A105 وA216 WCB مع خدمة H2S المنخفضة إلى المتوسطة عند 22 HRC كحد أقصى. تغطي AISI 4130 و4140 أجسامًا مطروقة عالية الضغط بنفس غطاء الصلابة. يقاوم الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 316 التشقق الناتج عن إجهاد الكبريتيد ويناسب الصمامات الحامضة ذات التجويف الصغير. يخدم الدوبلكس 2205 والسوبر دوبلكس 2507 الأعمال البحرية والغنية بالكلوريد. يتعامل Inconel 625 وHastelloy C-276 مع الغاز الحامض الأكثر عدوانية. AISI 440C غير مسموح به في الصمامات الحامضة.

تحدد تقييمات درجة حرارة الضغط الفصل. يمنحك ASME B16.34 ضغط العمل المسموح به غير القابل للصدمات عند كل درجة حرارة. في الظروف المحيطة، يحمل الفولاذ الكربوني A216 WCB ميزة طفيفة على SS304 CF8 وSS316 CF8M. عند 300 درجة مئوية وما فوق، يتفوق كلا النوعين المقاوم للصدأ على الفولاذ الكربوني. صمام WCB من الفئة 300 مصنف عند 740 رطل لكل بوصة مربعة عند انخفاض المحيط إلى 365 رطل لكل بوصة مربعة عند 300 درجة مئوية، بينما يحمل CF8M 445 رطل لكل بوصة مربعة عند نفس درجة الحرارة. يجب عليك مطابقة التصنيف مع نقطة التشغيل الأسوأ لديك، وليس مع نقطة التصميم الخاصة بك.

الاتصالات النهائية وحجم المنفذ وملاءمة المشروع

الاتصالات النهائية تتبع الخدمة. تناسب الأطراف الملولبة الأنظمة الصغيرة حيث تكون الصيانة نادرة. تناسب الأطراف ذات الحواف الأنظمة الكبيرة التي تحتاج إلى صيانة متكررة، وهي من بين الوصلات الأكثر شيوعًا في عمليات النفط والغاز. تعمل نهايات اللحام بالمقبس على أداء مهام التجويف الصغير الخطرة أو السامة أو ذات الضغط العالي. يتم تركيب الوصلات ذات الحواف وتفكيكها بسهولة، وتحتاج إلى عزم دوران أقل إحكامًا من الأطراف الملولبة.

يؤثر حجم المنفذ على التدفق والتكلفة. تمر الصمامات الكروية ذات التجويف الكامل بالخنازير وتتوافق مع القطر الداخلي للأنبوب. تكلف الصمامات الكروية ذات التجويف المنخفض تكلفة أقل وتوفر المساحة، ولكنها تقلل من سعة التدفق. تعمل التكوينات ثلاثية الاتجاه على تحويل التدفق في الأنظمة المتعددة.

اختيار الصمام يعني أيضًا اختيار المورد. اطلب تقارير اختبار المواد وشهادات NACE MR0175 ووثائق API 6D قبل إصدار أمر الشراء. المورد الذي يجيب على هذه الطلبات بسرعة سوف يدعمك خلال المشروع. تحافظ هذه العادة على الصمامات الكروية الخاصة بمشاريع صناعة النفط والغاز في الموعد المحدد.

معايير الصناعة للصمام الكروي في النفط والغاز

يعتمد المعيار الذي تختاره على قطاع الصناعة الخاص بك. تحتاج خطوط الأنابيب وأجزاء المنبع في صناعة النفط والغاز إلى مجموعة قواعد أكثر صرامة. يتبع العمل العام والعمليات معايير ASME. تنطبق معايير ASME عندما يكون مشروعك خارج نطاق اختصاص خطوط الأنابيب. معظم الصمامات الكروية في هذه الخدمة مثبتة على مرتكز الدوران. تضيف معايير API اختبارًا خاصًا بخطوط الأنابيب. تحدد معايير ASME تقييمات درجة حرارة الضغط. تحدد معايير ASME الأساس الهندسي لتصنيفات الفلنجة. تغطي معايير API أيضًا الوثائق.

API 6D وASME B16.34 للتصميم والاختبار

تعمل القاعدتان معًا ولكن لهما أدوار مختلفة. يحدد ASME B16.34 تقييمات درجة حرارة الضغط المسموح بها للصمامات ذات الحواف والملولبة والملحومة. يضيف معيار خطوط الأنابيب الاختبارات والفحوصات المطلوبة للصمامات الكروية لخطوط الأنابيب. قد يفشل التصميم الذي يلبي مستندًا واحدًا فقط في عرض التسعير.

فجوة الاختبار بين المستندات كبيرة. تتطلب معايير API فترات تعليق هيدروستاتيكي أطول، واختبار مقعد الغاز منخفض الضغط، واختبار الانجراف حيثما ينطبق ذلك. تعطي معايير ASME فترات تعليق أقصر وإرشادات عامة. قارن اختبارات قبول المصنع الرئيسية:

تتطلب معايير API أيضًا اختبار الانبعاثات الهاربة التي تشير إلى ISO 15848-1. معايير ASME لا تغطي هذا المطلب. يجب أن يذكر أمر الشراء كلا الوثيقتين. اطلب من المورد ورقة بيانات صمام خط الأنابيب ومخطط تصنيف ASME B16.34.

معايير الحماية من الحرائق (API 607/6FA) والخدمة الحامضة (NACE MR0175)

شهادة الحماية من الحرائق تحمي الأشخاص والأصول. ينطبق API 607 ​​على الصمامات ذات المقعد الناعم ربع دورة، والتي تتضمن معظم الصمامات الكروية في خدمة المصفاة. يغطي API 6FA خطوط الأنابيب وصمامات العزل الحرجة، وعادةً ما تكون الصمامات الكروية المثبتة على مرتكز الدوران . تهيمن الصمامات الكروية ذات المقاعد الناعمة على واجب عزل المصفاة. تشير الصمامات الربعية الناعمة الجلوس إلى المعيار الأول. تشير صمامات عزل خطوط الأنابيب إلى الثانية.

يتحقق اختبار الحريق من أن الختم الثانوي من المعدن إلى المعدن يعمل بعد تعطل المقاعد الناعمة. يمكن أن تحترق المقاعد الناعمة PTFE. ثم تندفع الكرة نحو سطح الجلوس المعدني. تعمل حشوات الجرافيت والحشيات على منع تسرب الجذع والجسم الخارجي. يوضع صمام مضغوط في لهب عند درجة حرارة 750 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد الاحتراق، يبرد الصمام بشكل طبيعي إلى 100 درجة مئوية. يؤكد اختبار الضغط المنخفض بعد ذلك أن الصمام لا يزال محكم الغلق ضمن الحدود المسموح بها.

تضيف الخدمة الحامضة طبقة أخرى. يمنع NACE MR0175 / ISO 15156 التشقق الناتج عن إجهاد الكبريتيد والتشقق الناجم عن الهيدروجين في بيئات H₂S. يجب أن تتمتع الأجزاء المحتوية على ضغط من الفولاذ الكربوني بصلابة قصوى تبلغ 22 HRC، ويتم التحقق من ذلك عن طريق اختبار الصلابة بنسبة 100%. يبقى القطع المزدوج عند 28 HRC أو أقل. تبقى نوابض Inconel 718 عند أو أقل من 35 HRC. يمكن أن تفشل النوابض والمسامير أولاً عندما تتجاهلها، لذا قم بتطبيق الحدود على كل مكون مبلل.

إن اختيار الصمامات الكروية لخدمة صناعة النفط والغاز يعني التحقق من كلا الوثيقتين. قم بمطابقة المواد المزخرفة مع الضغط الجزئي H₂S. يؤدي الاختيار القياسي الصحيح إلى تقليل وقت توقف الإنتاج وانبعاثات الهيدروكربونات المتسربة. قم بمراجعة جميع معايير API ووثائق معايير ASME قبل الموافقة على المورد.

تركيب وصيانة الصمامات الكروية في النفط والغاز

التثبيت الصحيح ومواصفات عزم الدوران

تحتاج إلى محاذاة الصمام مع الأنبوب قبل ربط أي مسامير. تحتاج الأطراف ذات الحواف إلى عزم دوران متساوي في نمط النجمة. تعمل هذه الخطوة على إيقاف إجهاد الحشية وتشويه الجسم. يحدد API 6D وASME B16.34 أساس التصميم لهذه الوصلات. يغطي API 6D صمامات خطوط الأنابيب. يغطي ASME B16.34 تقييمات الضغط. يجب عليك اتباع جدول عزم الدوران الخاص بالشركة المصنعة لكل حجم وفئة.

ادعم الأنبوب على جانبي الصمام. يمكن للصمامات الكروية الثقيلة أن تتدلى وتضع حملاً على الشفاه. هذا الحمل يضر بأداء الصمام بمرور الوقت. تحقق من اتجاه الجذع أيضًا. تريد أن يشير الجذع للأعلى أو للجانب، وليس للأسفل أبدًا. يحافظ هذا الوضع على نظافة المقاعد ويتيح لك خدمة الصمام لاحقًا. لا تحل قواعد API وASME محل الممارسات الميدانية الجيدة.

الفحص الروتيني والتشحيم واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

يجب عليك فحص الصمامات الكروية وفقًا لجدول زمني محدد. ابحث عن التسريبات في الجذع ومفصل الجسم والحواف. استمع للضوضاء الغريبة أثناء التشغيل. قم بتدوين كل النتائج في سجل الصيانة الخاص بك. تحمي هذه العادة عمليات النفط والغاز وتقلل من وقت توقف الإنتاج.

تتغير فترات الخدمة للصمامات الكروية مع ظروف التشغيل وقد تتراوح من يومية إلى شهرية. عند الحاجة إلى الصيانة، يجب تطهير جسم الصمام وساقه باستخدام شحم جديد. يجب وضع الصمامات الكروية في وضع الفتح الكامل أثناء الخدمة لضمان التوزيع المناسب للشحوم.

التسرب له سببان شائعان. يوضح الجدول أدناه كل سبب والخطوات التي يجب عليك اتخاذها.

تعمل الصيانة الجيدة على تقليل انبعاثات الهيدروكربونات المتسربة وتبقي الصمامات الكروية في الخدمة لفترة أطول. يتم الاحتفاظ بتصنيفات API 607 ​​وAPI 6FA المقاومة للحريق فقط عندما يظل الصمام في حالة جيدة. تحدد معايير API وASME التصميم. روتين التفتيش الخاص بك يحدد الحياة.

أنت تعرف الآن كيفية اختيار الصمامات الكروية لأعمال النفط والغاز. قم بمطابقة التصميم مع وظيفتك: منفذ عائم أو مرتكز الدوران، منفذ كامل أو مخفض. اتبع API 6D لصمامات خطوط الأنابيب. استخدم API 607 ​​وAPI 6FA للسلامة من الحرائق. تعرف على ASME B16.34 لتقييمات الضغط. تطبيق API 598 لاختبار المقاعد. تحقق من مستندات API 6D وشهادات API 6FA. قم بمراجعة NACE MR0175 لمعرفة الخدمة الحامضة. قم بتركيب وصيانة كل صمام بالطريقة الصحيحة. تحافظ هذه الخطوات على عملياتك آمنة وموثوقة. انظر إلى أوراق بيانات API وتقارير الاختبار وشهادات API 6D قبل الشراء. تحدث إلى مورد ماهر حول الصمامات الكروية الخاصة بك.

التعليمات

ما هي الخطوة الأولى في اختيار الصمامات الكروية لخدمة النفط والغاز؟

ابدأ ببيانات العملية الخاصة بك. أنت بحاجة إلى الضغط ودرجة الحرارة والوسائط ومعدل التدفق قبل الاتصال بأي مورد. هذه المدخلات الأربعة هي التي تقود كل القرارات الأخرى. كما أنها تحدد قواعد API وASME التي تنطبق على طلبك.

ما هي المعايير التي يجب ذكرها في أمر الشراء؟

اسم API 6D لصمامات خطوط الأنابيب وASME B16.34 لتقديرات الضغط. أضف API 607 ​​أو API 6FA للسلامة من الحرائق. قم بتضمين NACE MR0175 للخدمة الحامضة. يغطي API 598 اختبار المقعد. يجب أن يتضمن طلبك كل المستندات التي تنطبق.

كيف يمكنك معرفة ما إذا كان الصمام الكروي آمنًا للحريق؟

يحتوي الصمام المقاوم للحريق على ختم ثانوي من المعدن إلى المعدن بعد احتراق المقاعد الناعمة. يقوم API 607 ​​باختبار الصمامات ذات المقاعد الناعمة ربع دورة. يغطي API 6FA صمامات عزل خطوط الأنابيب. يوضع الصمام في لهب عند درجة حرارة 750 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. يجب أن يظل مغلقًا بعد التبريد.

ما الذي يتغير عندما تحتوي خدمتك على غاز H2S؟

تتطلب الخدمة الحامضة الامتثال لـ NACE MR0175. يجب أن تظل أجزاء الضغط المصنوعة من الفولاذ الكربوني عند مستوى 22 HRC كحد أقصى. يبقى القطع المزدوج عند 28 HRC أو أقل. يجب عليك التحقق من الضغط الجزئي لغاز H2S قبل اختيار مادة الجسم. تساعد وثائق API 6D على تأكيد التصميم.

كم مرة يجب عليك فحص الصمامات الكروية في الميدان؟

تتراوح فترات الخدمة من اليومية إلى الشهرية. تحقق من وجود تسربات في الجذع ومفاصل الجسم والفلنجات. سجل كل النتائج. يحدد API 6D وASME B16.34 أساس التصميم. يتم الاحتفاظ بتقييمات API 607 ​​فقط عندما يظل الصمام في حالة جيدة. وهذا يقلل من وقت التوقف عن الإنتاج ويقلل من انبعاثات الهيدروكربونات الهاربة.