Análisis estructural de las válvulas de bola de Trunnion: aplicación del estándar ISO 14313 en la industria del petróleo y el gas

Comprensión de las válvulas de bola de muelle

Características clave de las válvulas de bola de miernion

1. Diseño de Tunnion: el diseño de Trunnion permite que la válvula se monte en un eje vertical, proporcionando estabilidad y reduciendo el riesgo de desalineación. Este diseño es particularmente beneficioso en aplicaciones de alta presión y alta temperatura donde la alineación precisa es crucial.

2. Construcción robusta: las válvulas de bolas de muescas típicamente se construyen a partir de materiales de alta resistencia como acero al carbono, acero inoxidable o acero de aleación. Estos materiales aseguran que la válvula pueda resistir las tensiones mecánicas y los ambientes corrosivos comunes en la industria del petróleo y el gas.

3. Sellado de precisión: estas válvulas cuentan con asientos de metal mecanizados con precisión y materiales de sello de alta calidad, como PTFE u otros fluoropolímeros, para garantizar una fuga mínima y una durabilidad a largo plazo.

4. Diseño seguro para el fuego: el cumplimiento de ISO 14313 asegura que las válvulas de bola de mierda estén diseñadas para ser seguras de fuego. Esta característica es crucial para aplicaciones en entornos peligrosos, como tuberías de petróleo y gas, donde la válvula debe permanecer funcional incluso en caso de incendio.

Componentes estructurales

• Cuerpo de la válvula: la estructura principal que alberga la pelota y otros componentes. El cuerpo está hecha generalmente de acero de alta resistencia para garantizar la durabilidad y la resistencia a la corrosión.

• Bola: el elemento esférico que controla el flujo girando alrededor de su eje. La pelota a menudo está hecha de acero inoxidable u otros materiales resistentes a la corrosión.

• TUNNION: la característica única que permite que la válvula se monte en un eje vertical, proporcionando estabilidad y reduciendo el riesgo de desalineación.

• Asientos: los elementos de sellado que proporcionan un sello apretado cuando la válvula está cerrada. Los asientos generalmente están hechos de metal o polímeros de alto rendimiento.

• STEM: el componente que conecta la pelota al actuador, lo que permite la rotación. El tallo está diseñado para soportar altas tensiones mecánicas.

• Actuador: el mecanismo utilizado para rotar la bola, que puede ser manual, eléctrico, neumático o hidráulico.

ISO 14313 Estándar: requisitos clave

Alcance y aplicabilidad

ISO 14313: 2007 especifica los requisitos y proporciona recomendaciones para el diseño, la fabricación, las pruebas y la documentación de las válvulas de pelota, cheque, puerta y enchufe para la aplicación en los sistemas de tuberías que cumplen con los requisitos de ISO 13623 para las industrias de petróleo y gas natural. Este estándar no es aplicable a las válvulas de tubería submarina, que están cubiertas por ISO 14723, o a válvulas para calificaciones de presión superiores a PN 420 (clase 2500).

Diseño y fabricación

• Selección de materiales: el estándar describe la elección de materiales para diferentes componentes de la válvula, asegurando que puedan soportar condiciones de funcionamiento duras. Los materiales comunes incluyen acero al carbono, acero inoxidable y acero de aleación.

• Propiedades mecánicas: los materiales deben cumplir con las propiedades mecánicas específicas, como la resistencia a la tracción y la dureza, para garantizar que la válvula pueda soportar tensiones operativas.

• Tratamiento térmico: algunos materiales pueden requerir procesos de tratamiento térmico específicos para mejorar su resistencia al agrietamiento por corrosión de estrés (SCC).

Prueba e inspección

• Pruebas de presión: las válvulas deben someterse a pruebas de presión rigurosas para verificar su capacidad de resistir las presiones operativas.

• Pruebas de fuga: los métodos avanzados de prueba de fuga, como las pruebas de fuga de helio, se utilizan para detectar incluso las fugas más pequeñas y garantizar la integridad de sellado de la válvula.

• Pruebas no destructivas (NDT): las técnicas como las pruebas ultrasónicas (UT) y las pruebas radiográficas (RT) se utilizan para detectar cualquier defecto o imperfección en los componentes de la válvula.

Marcado y documentación

• Requisitos de marcado: las válvulas deben estar claramente marcadas con información esencial, como tamaño, calificación de presión y material.

• Documentación: la documentación detallada debe acompañar las válvulas, incluidos los registros de fabricación, los resultados de las pruebas y la certificación.

Aplicación en la industria del petróleo y el gas

Tuberías de gas natural

Las válvulas de bola de mierda se usan ampliamente en tuberías de gas natural, particularmente aquellas que contienen sulfuro de hidrógeno (H₂S) y otras sustancias corrosivas. La sólida construcción y el sellado de precisión de estas válvulas aseguran un rendimiento confiable y un mantenimiento mínimo. Las consideraciones clave incluyen:

• Selección de materiales: para las tuberías de gas natural que contiene H₂S, a menudo se especifican materiales como acero inoxidable 316L o aleación 625 debido a su excelente resistencia a SCC.

• Requisitos de diseño: el diseño debe garantizar que todos los componentes, incluidos el caparazón, el capó, el disco y el anillo de asiento, estén hechos de materiales que puedan soportar el entorno corrosivo.

• Pruebas y certificación: las válvulas deben ser probadas y certificadas para cumplir con los requisitos de ISO 14313, incluidas pruebas específicas para resistencia a los azufre.

Plantas de procesamiento de petróleo y gas

En las plantas de procesamiento de petróleo y gas, las válvulas de bola de mierda se usan para su alta resistencia y resistencia a la corrosión. Estas válvulas son adecuadas para aplicaciones que involucran altas presiones y temperaturas, como:

• Selección de materiales: se pueden usar materiales como el acero inoxidable dúplex para su alta resistencia y resistencia a la corrosión.

• Requisitos de diseño: el diseño debe tener en cuenta la presencia potencial de sustancias corrosivas, incluidos los H₂, y asegurarse de que todos los componentes estén hechos de materiales apropiados.

• Pruebas y certificación: las válvulas deben someterse a pruebas rigurosas para garantizar que cumplan con los estándares de rendimiento y seguridad especificados por ISO 14313.