En campos de condiciones de trabajo de alta presión, como la industria petroquímica, el transporte de gas natural y la exploración de aguas profundas, las válvulas de bola de alta presión , como el equipo central para controlar la velocidad de encendido y flujo de los fluidos, su rendimiento está directamente relacionado con la seguridad y la eficiencia de todo el sistema. Para cumplir con los requisitos de uso cada vez más estrictos, las válvulas de bola de alta presión innovan constantemente en conceptos de diseño y aplicaciones de materiales para adaptarse a entornos de trabajo complejos como alta presión, alta temperatura y corrosión fuerte.
Las estructuras de las válvulas de bola de alta presión tradicionales son propensas a problemas como la concentración de estrés y la falla de sellado cuando enfrentan entornos de ultracresión. Para abordar estos desafíos, las válvulas modernas de bola de alta presión adoptan un diseño de optimización estructural más científico. Por ejemplo, en la estructura del cuerpo de la válvula, los cuerpos de la válvula integral forjados se utilizan para reemplazar los cuerpos de la válvula dividida de fundición tradicional. El proceso de forja da como resultado una mayor densidad y una estructura interna más uniforme del material del cuerpo de la válvula, mejorando efectivamente la resistencia y la resistencia a la presión del cuerpo de la válvula. Mientras tanto, la estructura integral reduce los puntos de conexión, evitando los riesgos de fugas causados por las conexiones de soldadura o brida. En términos del diseño de la esfera, se emplea una estructura de esfera simplificada, reduciendo la resistencia cuando pasa el fluido y minimizando el fregado de la esfera por el fluido. Esto no solo extiende la vida útil de la válvula, sino que también reduce el consumo de energía del sistema. Además, algunas válvulas de bola de alta presión incorporan un diseño de esfera de puntos múltiples. Al agregar estructuras de soporte para la esfera, la fuerza de la presión media sobre la esfera se dispersa, lo que mejora aún más la estabilidad de la esfera a alta presión.
El rendimiento del sellado es uno de los indicadores clave de las válvulas de bola de alta presión . Los métodos de sellado tradicionales son propensos a problemas como el desgaste y la fuga de la superficie de sellado en ambientes de alta presión. Hoy en día, se han realizado avances significativos en la tecnología de sellado de las válvulas de bola de alta presión. Se usa ampliamente una nueva estructura de doble selección. Esta estructura tiene asientos de sellado en ambos lados de la esfera, formando un sello bidireccional. Cuando la válvula está cerrada, los asientos de ambos lados presionan contra la esfera simultáneamente. Incluso si una superficie de sellado está ligeramente usada, el otro lado aún puede garantizar un buen rendimiento de sellado, mejorando en gran medida la confiabilidad de sellado de la válvula. Además, algunas válvulas de bola de alta presión adoptan un diseño de sellado que se modifica, utilizando la presión media para empujar el asiento para que se ajuste a la esfera. Cuanto mayor sea la presión, mejor será el efecto de sellado.
Los materiales metálicos son los materiales de fabricación principales para las válvulas de bola de alta presión , y sus propiedades afectan directamente la resistencia y la resistencia a la presión de la válvula. El acero de carbono tradicional y el acero de baja aleación son propensos a problemas como las fracturas de corrosión y fatiga en ambientes , a alta temperatura de alta presión y altamente corrosivos . Para abordar estos problemas, los nuevos materiales metálicos de alto rendimiento se utilizan ampliamente en la fabricación de válvulas de bola de alta presión . Por ejemplo, los materiales de acero súper inoxidable funcionan con extremadamente en condiciones de alta presión con medios corrosivos debido a su excelente resistencia a la corrosión. Estos materiales se agregan con elementos de aleación como el molibdeno y el nitrógeno, lo que mejoran la resistencia del material a las picaduras y la corrosión de la grieta. Los materiales de aleación a base de níquel también se han convertido en una opción importante para las válvulas de bola de alta presión . Las aleaciones a base de níquel poseen una buena resistencia a la alta temperatura, resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión, lo que les permite operar de manera estable durante períodos prolongados en entornos complejos con alta temperatura, alta presión y fuerte corrosión. En condiciones de trabajo extremas, como la extracción de petróleo y gas profundo, las válvulas de bola de alta presión hechas de aleaciones a base de níquel pueden soportar una inmensa presión de agua y corrosión en el agua de mar, lo que garantiza el funcionamiento confiable de las válvulas. Mientras tanto, los procesos de fundición de materiales metálicos se mejoran constantemente. Se emplean procesos avanzados, como la fundición al vacío y la remelulación de electrocesas, se emplean para mejorar la pureza y la calidad de los materiales metálicos, reducir las impurezas y defectos internos, y mejorar aún más el rendimiento de las válvulas de bola de alta presión.
Las aplicaciones de materiales no metálicos en válvulas de bola de alta presión también se están generalizando cada vez más, utilizadas principalmente en componentes como sellos y asientos de válvulas. Los materiales de sellado de goma tradicionales son propensos al envejecimiento y la deformación en ambientes de alta presión y alta temperatura, lo que lleva a una falla de sellado. Los nuevos materiales de sellado no metálicos como el politetrafluoroetileno (PTFE) y sus materiales modificados tienen una excelente resistencia a la corrosión, resistencia a la temperatura y auto-lubricación. Los materiales PTFE pueden mantener un rendimiento estable dentro de un rango de temperatura de -200 ° C a 260 ° C y tener una buena resistencia a la corrosión a la mayoría de los medios químicos. Al llenar y modificar materiales PTFE, como agregar materiales de refuerzo como fibras de vidrio y fibras de carbono, se puede mejorar su resistencia y resistencia al desgaste, lo que los hace más adecuados para los requisitos de sellado en condiciones de alta presión. Algunos materiales compuestos nuevos, como los compuestos reforzados con fibra de carbono, también se aplican en la fabricación de válvulas de bola de alta presión. Este material tiene ventajas, como alta resistencia, baja densidad y resistencia a la corrosión, y puede usarse para fabricar componentes de válvulas livianos, mejorando el rendimiento operativo y la vida útil de las válvulas. En el diseño de sellos, también se adopta una combinación de materiales compuestos y materiales metálicos para aprovechar completamente las ventajas de ambos y mejorar el rendimiento y la confiabilidad del sellado.
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