Sicurezza di funzionamento delle valvole di sicurezza 

Perché la sicurezza delle valvole di sicurezza determina la durata di tutte le apparecchiature

Nella nostra pratica di collaborazione con imprese industriali nella CSI, abbiamo riscontrato ripetutamente una situazione in cui il guasto di una valvola di sicurezza ha portato all'arresto dell'intera linea di produzione per un periodo da 3 a 14 giorni.Sicurezza di funzionamento delle valvole di sicurezza- non si tratta solo di un punto del regolamento tecnico di vigilanza, ma di un parametro fondamentale che incide direttamente sulla stabilità finanziaria dell'impianto e sulla vita del personale. Le statistiche di Rostekhnadzor per l'ultimo trimestre mostrano che oltre il 60% delle situazioni di emergenza nei sistemi a pressione non sono legate a difetti di progettazione dell'apparecchiatura stessa, ma a errori di installazione, configurazione o manutenzione prematura.

Molti ingegneri credono erroneamente che l'installazione di un prodotto certificato garantisca protezione. La realtà è dura: anche una valvola della massima classe di qualità, installata in violazione dell'angolo di inclinazione o senza tenere conto della pulsazione del mezzo, si trasforma in una bomba a orologeria. In questo articolo analizzeremo casi di guasto reali, descriveremo in dettaglio gli algoritmi di verifica e forniremo raccomandazioni specifiche per la scelta delle valvole in base all'esperienza operativa nelle condizioni invernali russe e negli ambienti chimici aggressivi.

Rischi critici se vengono violate le regole di installazione e configurazione

Uno dei nostri clienti, un grande impianto petrolchimico nel Tatarstan, ha subito la distruzione catastrofica di uno scambiatore di calore. Il motivo era banale: gli installatori hanno installato la valvola di sicurezza in posizione orizzontale, sebbene il passaporto del prodotto richiedesse una posizione rigorosamente verticale dell'asta. Il liquido accumulato nel corpo ha causato la corrosione della sede e al momento del picco di pressione la valvola semplicemente non si è aperta. Il risultato è la perdita di attrezzature per un valore di 45 milioni di rubli e un fermo dell'officina di tre mesi. Questo caso lo dimostra chiaramentefunzionamento sicuro delle valvole di sicurezzainizia molto prima della prima apertura del piatto.

L'errore più comune è ignorare la contropressione nella linea di scarico. Quando il fluido viene rilasciato nella linea comune, dove è già presente pressione, una valvola a molla standard potrebbe non funzionare al momento giusto o potrebbe iniziare a "scoppiare" (aprirsi e chiudersi ciclicamente). Abbiamo registrato casi in cui la frequenza di tali cicli ha raggiunto 2-3 Hz, il che ha portato al cedimento per fatica della molla nel giro di poche ore. Per tali condizioni l'unica soluzione corretta è quella di utilizzare valvole pilota o modelli con compensatore a soffietto, che neutralizzano l'effetto della contropressione.

Un altro nemico nascosto sono le vibrazioni delle tubazioni. Se la valvola viene installata direttamente su una pompa o un compressore senza inserto di smorzamento, lo scuotimento costante provoca perdite spontanee. Ciò non porta solo alla perdita di prodotto, ma anche all'erosione delle superfici di tenuta. Dopo sei mesi di tale operazione, la tenuta è completamente persa e la valvola deve essere sostituita, sebbene la durata della sua molla non sia ancora esaurita. Si consiglia di effettuare sempre un'analisi vibrazionale del punto di installazione prima del fissaggio definitivo dei raccordi.

È vietato l'uso di tappi o coperture temporanee sulle linee di scarico “durante le riparazioni”. Nella nostra pratica, si è verificato un caso in cui l'equipaggio ha chiuso lo scarico per sostituire il manometro e si è dimenticato di aprirlo dopo aver completato il lavoro. Durante il successivo aumento tecnologico, la pressione ha superato quella calcolata di 1,5 volte, poiché il percorso di rilascio era fisicamente bloccato. Fortunatamente, la seconda fase di protezione ha funzionato, ma il rischio di vittime umane era enorme. Esiste una sola regola: qualsiasi valvola di intercettazione prima e dopo la valvola di sicurezza deve essere sigillata in posizione aperta.

Lista di controllo per l'accettazione iniziale e l'installazione

• Verifica del certificato:Assicurarsi che il passaporto del prodotto sia conforme ai requisiti di TR CU 032/2013 "Sulla sicurezza delle apparecchiature che funzionano sotto pressione eccessiva". L'assenza della marcatura EAC sulla custodia è motivo di immediata restituzione al fornitore.
• Controllo della direzione del flusso:La freccia sul corpo deve coincidere rigorosamente con la direzione del movimento del mezzo. Un errore di 180 gradi renderà il dispositivo inutilizzabile.
• Serraggio flangia:Utilizzare una chiave dinamometrica. Un serraggio eccessivo dei bulloni porta alla deformazione dell'alloggiamento e all'inceppamento del mandrino, mentre un serraggio insufficiente porta a una violazione della tenuta.
• Nessun carico sui tubi:La tubazione non deve trasmettere forze meccaniche al corpo della valvola. Utilizzare elementi di compensazione durante l'installazione.

Parametri tecnici che influenzano l'affidabilità del sistema

Quando selezionano l'attrezzatura, gli ingegneri spesso si concentrano solo sul diametro (DN) e sulla pressione impostata (Pn), tralasciando le sfumature critiche.Sicurezza di funzionamento delle valvole di sicurezzadipende direttamente dal coefficiente di portata (Kdr) e dal tipo di mezzo di lavoro. Ad esempio, i gas comprimibili (vapore, aria, gas naturale) e i liquidi incomprimibili (acqua, olio, prodotti chimici) richiedono profili dei vassoi completamente diversi. L'utilizzo di una valvola del liquido su una linea del vapore provocherà un effetto “colpo d'ariete” all'apertura e un rapido cedimento delle guarnizioni.

Anche il regime di temperatura impone rigide restrizioni. Le guarnizioni standard in PTFE funzionano fino a 200°C. Se la temperatura dell'ambiente è di 250°C, è necessario utilizzare guarnizioni in grafite o tenute metalliche. Abbiamo visto casi in cui, alla temperatura di 220°C, una guarnizione morbida cominciava a “galleggiare”, deformandosi sotto la pressione della molla. La valvola non manterrebbe più la pressione chiusa, creando una perdita costante. Controlla sempre la tabella dei materiali di tenuta rispetto ai picchi di temperatura effettivi del tuo processo, non solo ai valori nominali.

Il materiale dell'alloggiamento gioca un ruolo decisivo nella resistenza alla corrosione. Per ambienti neutri è adatto l'acciaio al carbonio (20, 25), ma per ambienti acidi o acqua di mare sono necessari acciaio inossidabile (12Х18Н10Т, 316L) o leghe speciali. Il risparmio sul materiale dell'alloggiamento spesso porta alla corrosione entro 1-2 anni di funzionamento. Particolarmente pericoloso è il danno nascosto dovuto alla corrosione intergranulare, che non è visivamente visibile finché la cassa non si rompe improvvisamente sotto pressione.

È qui che entra in gioco l'esperienza dei produttori specializzati nel lavorare con ambienti complessi. Ad esempio, un'aziendaWuxi Kaisheng Energia elettrica e attrezzature petrolchimiche Co., Ltd.ha sviluppato una competenza unica nella creazione di componenti in titanio, ottoni marini (C46400), leghe di rame-nichel (C70600) e leghe di nichel altolegate (N06625). I loro prodotti, comprese le piastre tubiere e i fasci di trasferimento di calore, sono certificati secondo gli standard ASME e PED, confermando la capacità dei materiali di resistere a pressioni e temperature estreme negli ambienti difficili di raffinazione e desalinizzazione del petrolio. Questo approccio alla selezione dei materiali è fondamentale anche per i corpi delle valvole di sicurezza: l'utilizzo di leghe con provata resistenza alla corrosione previene guasti improvvisi legati al degrado del metallo.

Il parametro più importante è il campo di regolazione della molla. Non selezionare mai una valvola in cui la pressione di regolazione richiesta sia al limite del campo di regolazione della molla. È ottimale che il valore operativo sia nel terzo medio dell'intervallo. Ciò garantisce prestazioni stabili e una riserva di carica per compensare il restringimento della molla nel tempo. Se la pressione di risposta è vicina al minimo o al massimo dell'intervallo, la precisione della risposta diminuisce del 10-15%, il che è inaccettabile per i componenti critici.

Algoritmo per la manutenzione e l'ispezione periodica

La manutenzione ordinaria è l'unico modo per garantire il funzionamento della valvola in caso di emergenza. Secondo le raccomandazioni dei produttori e gli standard di sicurezza industriale, l'operatore deve effettuare un'ispezione visiva almeno una volta per turno e un'ispezione tecnica completa deve essere eseguita da un'organizzazione specializzata secondo il programma PPR (manutenzione preventiva programmata).

1. Ispezione esterna e controllo delle guarnizioni.Ispezionare l'alloggiamento per rilevare eventuali segni di corrosione, perdite di fluidi o danni meccanici. Controllare l'integrità dei sigilli di controllo sulla vite di regolazione e sulle valvole di intercettazione. Se il sigillo è rotto o la vite di regolazione è spostata rispetto al contrassegno di fabbrica, il funzionamento è vietato finché non viene eseguita la verifica.Errore comune:il personale tenta di serrare autonomamente la molla quando viene rilevata una depressione, violando la calibrazione.
2. Controllo della tenuta della guarnizione.Con una pressione di esercizio pari al 90% della pressione di apertura è consentito solo un adescamento minimo (per i gas - non più di un certo volume di bolle al minuto, per i liquidi - nessuna goccia visibile). Se la perdita supera la norma è necessario smontare la valvola per rettificare le sedi o sostituire le guarnizioni. Si possono utilizzare paste abrasive per la lappatura solo se sono presenti graffi profondi; in altri casi si utilizza il metodo della molatura su vernice o paste diamantate a grana fine.
3. Apertura forzata (test di mobilità).Per le valvole dotate di leva ad apertura positiva, è necessario sollevare brevemente l'otturatore manualmente ad una pressione pari ad almeno il 75% della pressione impostata. Ciò consente di assicurarsi che l'asta non sia inacidita e che la piastra si muova liberamente.Attenzione:Questa operazione è vietata su valvole funzionanti con fluidi tossici o esplosivi senza speciali dispositivi di raccolta dello sfiato.
4. Smontaggio e prova al banco.Una volta all'anno (o più spesso se il processo lo richiede), la valvola deve essere smontata e controllata su un banco prova. Vengono controllate la pressione di apertura totale, la pressione di chiusura e la tenuta. La pressione di chiusura dovrebbe essere almeno l'80% della pressione impostata per la maggior parte dei tipi di valvole. Se la differenza è troppo grande, l'ambiente operativo andrà perso e il sistema diventerà instabile.
5. Conservazione e stoccaggio dei pezzi di ricambio.Le valvole rimosse destinate al riutilizzo dopo la riparazione devono essere conservate con lubrificante e imballate. Le molle non possono essere immagazzinate in uno stato compresso: ciò porta alla perdita delle proprietà elastiche. Conservarli solo sciolti o con un precarico minimo.

Dopo ogni fase di manutenzione, i risultati vengono registrati nel passaporto dell'attrezzatura e nel registro della strumentazione. La mancanza di registrazioni equivale alla mancanza di servizio da parte degli ispettori normativi.

Analisi comparativa di tipologie costruttive per compiti diversi

La scelta tra azione diretta e controllo pilota è spesso un ostacolo nella progettazione. Per garantire il massimofunzionamento sicuro delle valvole di sicurezza, è necessario comprendere chiaramente i limiti di applicabilità di ciascuna tipologia. Di seguito una tabella comparativa basata sulla nostra esperienza di implementazione presso impianti energetici e petrolchimici.

La tabella mostra che per i sistemi semplici con fluidi puliti e bassa contropressione, le valvole a molla rimangono lo standard di riferimento grazie alla loro semplicità e affidabilità. Tuttavia, quando si tratta di pressioni elevate (oltre 10 MPa), diametri grandi (DN200 e superiori) o fluidi aggressivi, i sistemi pilota diventano l'unica scelta per garantire la sicurezza.

Conformità agli standard e alle certificazioni internazionali

Lavorare sul mercato russo richiede il rigoroso rispetto della legislazione nazionale, ma le ambizioni di esportazione o il lavoro presso strutture di aziende internazionali impongono la necessità di conoscere gli standard globali. Il documento principale nella Federazione Russa e nei paesi EAEU è il Regolamento tecnico dell'Unione doganale TR CU 032/2013. È armonizzato con le direttive europee PED (Pressure Equipment Direttiva) 2014/68/UE, che consente l'utilizzo dell'apparecchiatura in entrambi i territori con adeguata documentazione.

Quando si acquistano apparecchiature importate, prestare attenzione alla presenza di un certificato EAC. Senza questo segno lo sdoganamento è impossibile e l'operazione è illegale. Per il mercato americano lo standard chiave è ASME Sezione VIII Div. 1 e API Std 520/521. Le valvole con il marchio "UV" (ASME) hanno le proprie caratteristiche per il calcolo della capacità, che differiscono dai metodi GOST. Quando si sostituisce una valvola americana con una analoga russa (o viceversa), non è possibile cambiare semplicemente "pollici in millimetri": la capacità di carico deve essere ricalcolata utilizzando la metodologia appropriata.

Consigliamo di richiedere al fornitore non solo il certificato di conformità, ma anche i rapporti di prova di tipo. Devono indicare i coefficienti di flusso effettivi ottenuti in un laboratorio accreditato. Spesso i valori indicati nei cataloghi sono valori massimi teorici irraggiungibili nella pratica. La differenza tra la portata teorica e quella effettiva può raggiungere il 20%, un valore fondamentale per i calcoli sulle discariche di emergenza.

Vale anche la pena menzionare lo standard ISO 4126, che costituisce la base per la maggior parte degli standard nazionali. La conoscenza dei requisiti ISO aiuta a redigere con competenza le specifiche tecniche per l'acquisto, eliminando interpretazioni ambigue dei requisiti per materiali e metodi di controllo.

Domande frequenti

Con quale frequenza è necessario sostituire la molla di una valvola di sicurezza?

La durata della molla non è strettamente regolata nel tempo, ma dipende dal numero di cicli di azionamento e dalle condizioni operative. In condizioni stazionarie, dove la valvola funziona in modalità standby (non funziona per anni), la molla può durare fino a 10 anni, previo controllo annuale per eventuali deformazioni permanenti. Tuttavia, se la valvola è stata attivata più di 5 volte in un breve periodo di tempo, consigliamo vivamente di sostituire immediatamente la molla in quanto il metallo potrebbe presentare microfessurazioni da fatica. Nella nostra pratica, si è verificato un caso in cui la molla è scoppiata al sesto ciclo dopo una serie di colpi d'ariete.

È possibile utilizzare una valvola per proteggere più dispositivi?

No, questa è una violazione diretta delle norme di sicurezza. Ogni recipiente o apparecchio funzionante sotto pressione deve avere una valvola di sicurezza individuale (o un gruppo di valvole) installata direttamente su di esso o sul tratto di tubazione più vicino senza valvole di intercettazione tra di loro. L'installazione di una valvola su un gruppo di serbatoi crea il rischio che, in caso di incidente in un dispositivo, la resistenza idraulica della tubazione non consenta il rilascio della pressione abbastanza rapidamente, il che porterà alla distruzione dei serbatoi vicini.

Cosa fare se la valvola inizia a perdere alla pressione di esercizio?

La prima azione è ridurre la pressione nel sistema al di sotto della pressione di apertura (solitamente del 10-15%). È severamente vietato cercare di comprimere la molla "al volo", poiché ciò modificherebbe la pressione di risposta e potrebbe causare la mancata apertura della valvola in un incidente reale. È necessario portare fuori l'attrezzatura per la riparazione, smontare la valvola e risolvere i problemi delle superfici di tenuta. Molto spesso il motivo risiede nell'ingresso di particelle solide tra il sedile e la piastra o nella deformazione termica delle parti.

Qual è la differenza tra la pressione di impostazione e la pressione di esercizio?

La pressione operativa è la pressione alla quale l'apparecchiatura funziona normalmente. La pressione impostata (impostata) è la pressione alla quale la valvola inizia ad aprirsi. Secondo le regole, la pressione di regolazione deve essere superiore alla pressione di esercizio di almeno il 10% (per mezzi incomprimibili) o di una certa quantità specificata nel progetto, ma non superare la pressione di esercizio massima consentita (MAWP) della nave. Il funzionamento di un sistema in cui la pressione operativa è pari al 95-98% della pressione di risposta è inaccettabile, poiché ciò porta a una sottoquotazione costante e all'usura.

Conclusione e raccomandazioni per la scelta di un fornitore

Garantire l'affidabilità dei sistemi industriali è un compito complesso in cui non esistono piccoli dettagli.Sicurezza di funzionamento delle valvole di sicurezzadipende dalla sinergia di tre fattori: calcoli ingegneristici competenti, produzione di rubinetterie di alta qualità e manutenzione disciplinata. Ignorare uno qualsiasi di questi collegamenti porta inevitabilmente a incidenti, perdite finanziarie e rischi per la reputazione.

Raccomandiamo di non lesinare sulla classe di progettazione delle valvole per componenti critici. Gli accessori economici senza certificati e l'ispezione in entrata diventano spesso la causa degli incidenti più gravi. Scegli fornitori che forniscano non solo hardware, ma un pacchetto completo di supporto tecnico: calcoli della capacità, passaporti in russo, disegni dei componenti e disponibilità a effettuare la supervisione dell'installazione. L'affidabilità del sistema finale è spesso determinata dalla qualità dei componenti e dei materiali utilizzati nelle apparecchiature associate, siano essi scambiatori di calore in titanio o componenti ad alta pressione realizzati con leghe speciali che soddisfano rigorosi standard internazionali.

Se ti trovi di fronte alla necessità di aggiornare il tuo sistema di sicurezza o di sostituire il parco valvole di sicurezza, è importante affrontare la questione in modo sistematico. I nostri specialisti sono pronti a verificare il vostro attuale schema di protezione e offrire soluzioni che soddisfano i requisiti più severi del CU TR e degli standard internazionali. Ricordare che il prezzo di una valvola affidabile non è paragonabile al costo di un minuto di fermo macchina nella produzione moderna.

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