Tekanan maksimum untuk katup gerbang tergantung pada desain, material, ukuran, dan suhu operasinya. Katup residensial standar dinilai untuk 100 hingga 200 PSI, tetapi katup gerbang tekanan tinggi yang dibuat untuk layanan industri dapat menahan tekanan di atas 20.000 PSI dalam aplikasi ladang minyak khusus.
Apa yang Menentukan Peringkat Tekanan
Peringkat tekanan bukanlah angka tunggal yang tetap. Ini bergeser tergantung pada beberapa faktor yang bekerja sama.
Suhu
Seiring kenaikan suhu operasi, kekuatan material menurun dan tekanan yang diizinkan ikut berkurang.
Katup yang dinilai untuk 5.000 PSI pada 100°F mungkin hanya aman pada 3.000 PSI pada 600°F.
Membaca peringkat tekanan ambien saja dan berhenti di situ adalah kesalahan spesifikasi yang berulang kali muncul dalam pengadaan industri, dan sepenuhnya dapat dihindari.
Konstruksi Material
Baja tempa menghasilkan bodi yang lebih padat dan kuat daripada baja cor. Untuk layanan uap bertekanan tinggi dan hidrokarbon, bodi tempa mengungguli alternatif cor dalam kekuatan dan keandalan jangka panjang.
Pelapisan keras pada permukaan dudukan dan gerbang sama pentingnya. Material seperti Tungsten Karbida dan Stellite 6 menahan erosi yang disebabkan oleh aliran bertekanan tinggi pada antarmuka dudukan. Tanpa mereka, keausan dudukan akan meningkat dan kebocoran akan terjadi.
Desain Bonnet
Desain bonet baut memiliki batasan dalam layanan bertekanan tinggi karena pengencang menanggung beban penyegelan.
Di atas ambang batas tertentu, tegangan baut saja tidak cukup menahan.
Desain segel tekanan mengatasi hal ini dengan menggunakan tekanan internal untuk mengencangkan segel. Semakin keras sistem mendorong, semakin rapat segelnya.
Konfigurasi Lubang
Katup gerbang lubang penuh mempertahankan diameter internal yang sama dengan pipa. Ini menjaga penurunan tekanan tetap rendah dan memungkinkan pig pipa melewati untuk pembersihan. Katup lubang yang diperkecil lebih ringkas dan ringan, tetapi bukaan yang lebih sempit meningkatkan resistansi aliran melintasi katup. Dalam aplikasi ladang minyak dan pipa bertekanan tinggi, pilihan antara keduanya memengaruhi efisiensi operasional dan akses pemeliharaan.
Standar Peringkat Tekanan
Katup gerbang industri mengikuti dua sistem peringkat utama.
Kelas ASME/ANSI berkisar dari Kelas 150 hingga Kelas 4500. Katup Kelas 150 menahan sekitar 285 PSI pada suhu ambien. Katup Kelas 2500 menahan sekitar 6.250 PSI dalam kondisi yang sama.
Peringkat PN digunakan dalam spesifikasi Eropa dan internasional, berkisar dari PN10 hingga PN400 dan mewakili kapasitas tekanan dalam bar.
Katup yang dinilai untuk tekanan tinggi pada 100°F dapat mengalami penurunan peringkat hingga setengahnya pada 800°F. Selalu baca kurva tekanan-suhu lengkap, bukan hanya angka ambien.
Untuk aplikasi ladang minyak, API 6A menetapkan peringkat tekanan 2.000, 3.000, 5.000, 10.000, 15.000, dan 20.000 PSI, yang biasa disebut 2M hingga 20M. Ini mencakup peralatan kepala sumur dan permukaan dalam produksi minyak dan gas, di mana kondisi operasi paling menuntut.
Untuk informasi lebih lanjut tentang bagaimana peringkat ini berlaku di berbagai kondisi layanan, panduan desain katup gerbang bertekanan tinggi kami masuk ke detail berdasarkan jenis aplikasi.
Katup Gerbang Segel Tekanan
Katup Gerbang segel tekanan adalah standar industri untuk pembangkit listrik, sistem uap, dan kilang minyak yang beroperasi di atas 1.450 PSI.
Segel bonet mengencang seiring peningkatan tekanan internal. Kinerja meningkat di bawah kondisi yang sama di mana bonet yang dibaut akan mulai gagal.
Katup-katup ini beroperasi di seluruh Kelas 900 hingga Kelas 4500, menahan tekanan dari sekitar 2.200 PSI hingga 10.000 PSI dan lebih. Katup-katup ini juga dinilai untuk suhu hingga 580°C, menempatkannya di seluruh pembangkit listrik superkritis dan aplikasi uap bertekanan tinggi.
Gasket berlapis perak dalam desain segel tekanan memerlukan perhatian khusus selama transien termal. Gasket yang hancur selama perubahan suhu yang cepat menghasilkan kebocoran yang tidak diantisipasi oleh jadwal pemeliharaan standar.
Beberapa desain segel tekanan juga menggunakan batang non-naik untuk mengurangi keausan pengepakan dan torsi operasi dalam konfigurasi gerbang lempengan bertekanan tinggi. Konfirmasikan ini selama spesifikasi pada aplikasi di mana operasi sering diharapkan.
Jika Anda menentukan katup segel tekanan untuk layanan siklus, kami analisis katup gerbang segel tekanan mengungkapkan detail konstruksi dan apa yang harus dipantau dalam layanan.
Bagaimana Ukuran Katup Mempengaruhi Tekanan Maksimum
Ukuran dan tekanan bergerak berlawanan arah.
Seiring bertambahnya diameter katup, gaya yang bekerja pada gerbang meningkat. Katup yang lebih besar membutuhkan konstruksi yang lebih berat untuk menahan tekanan yang sama dengan katup yang lebih kecil.
Katup Gerbang 6” yang dibangun sesuai standar API 6A dapat menahan 10.000 hingga 15.000 PSI dalam layanan ladang minyak bertekanan tinggi.
Katup Gerbang 8” dari kelas yang sama membutuhkan bodi yang lebih substansial karena area lubang yang lebih besar melipatgandakan gaya yang harus ditahan oleh gerbang.
Untuk aplikasi lubang kecil, API 602 mencakup katup gerbang baja tempa dari 1/4 inci hingga 2 inci, dinilai hingga 10.000 PSI. Ini adalah desain yang ringkas dan berkekuatan tinggi yang digunakan di mana ruang terbatas dan tuntutan tekanan tinggi.
Katup gerbang berdiameter besar dalam layanan bertekanan tinggi seringkali memerlukan sistem bypass terpasang. Tanpa itu, tekanan diferensial di seluruh gerbang membuat katup tidak mungkin dioperasikan dan merusak dudukan saat dibuka.
Katup Gerbang Paralel dalam Layanan Uap Bertekanan Tinggi
Katup Gerbang Paralel menggunakan dua cakram paralel daripada baji untuk menyegel terhadap dudukan.
Ini menghilangkan efek macet yang terjadi pada katup gaya baji dalam aplikasi uap bersuhu tinggi, di mana ekspansi termal mengunci baji pada dudukan.
Desain geser paralel sangat cocok untuk sistem boiler dan jalur uap bertekanan tinggi yang sering mengalami siklus termal. Mereka beroperasi di seluruh ASME Kelas 150 hingga Kelas 2500 dan membutuhkan torsi pengoperasian yang lebih sedikit dibandingkan alternatif gerbang baji dalam kondisi yang sama.
Pekerjaan Air dan Aplikasi Bertekanan Rendah
Tidak setiap aplikasi membutuhkan peringkat tekanan tingkat industri.
Katup Gerbang Kennedy dibuat untuk layanan air dan air limbah, dengan peringkat 200 hingga 250 PSI untuk desain baji tangguh standar dan hingga 350 PSI untuk seri perlindungan kebakaran.
Katup Gerbang MJ, desain sambungan mekanis yang digunakan dalam instalasi air bawah tanah, beroperasi pada tekanan kerja 250 PSI.
Keduanya dapat diandalkan untuk layanan yang dimaksudkan. Masalah dimulai ketika katup berperingkat instalasi air berakhir dalam aplikasi industri bertekanan lebih tinggi karena ukuran pipa tidak cocok. Kelas tekanan dan ukuran pipa adalah spesifikasi terpisah dan perlu diperlakukan demikian.
Penggantian Katup Gerbang Tekanan Tinggi: Apa yang Harus Diverifikasi
Penggantian katup gerbang bertekanan tinggi tidak sesederhana mencocokkan diameter pipa. Berikut adalah cara Anda harus melanjutkan dengan verifikasinya.
Periksa Kembali Kurva Tekanan-Suhu
Jangan hanya mengandalkan peringkat tekanan ambien. Verifikasi ulang tekanan dan suhu sistem maksimum secara bersamaan sebelum memilih pengganti.
Sesuaikan Material, Gaya Bonnet, dan Sambungan Ujung
Mengganti baja tempa A105 dengan alternatif cor dalam layanan uap bertekanan tinggi menimbulkan risiko kegagalan.
Beralih dari bonet baut ke desain segel tekanan mengubah jejak katup dan memengaruhi tata letak perpipaan di sekitarnya.
Sambungan ujung juga harus cocok persis. Mengganti sambungan las tumpul dengan alternatif berflensa pada jalur bertekanan tinggi memerlukan modifikasi perpipaan yang jarang diperhitungkan pada tahap pengadaan.
Untuk layanan bertekanan tinggi yang membutuhkan bodi tempa, kami katup gerbang baji tempa mencakup kelas tekanan yang menuntut dalam konstruksi baja tempa. Di mana kondisi layanan memungkinkan konstruksi cor, katup gerbang baji cor adalah alternatif yang hemat biaya.
Kondisi Dudukan, Pengepakan, dan Sumber
Tinjau kondisi dudukan pada katup dengan dudukan logam sebelum mengganti seluruh unit. Dudukan logam yang dapat diperbarui seringkali dapat diperbaiki permukaannya daripada diganti sepenuhnya.
Untuk suhu di atas 232°C, diperlukan pengepakan grafit. PTFE gagal pada suhu tersebut dan tidak boleh ditentukan di atas ambang batas tersebut.
Pengujian hidrostatik pada katup bertekanan tinggi dilakukan pada 1,5 kali MAWP. Katup 10.000 PSI diuji pada 15.000 PSI. Verifikasi bahwa setiap pengganti dilengkapi dengan dokumentasi yang mengkonfirmasi bahwa telah diuji sesuai standar tersebut.
Saat mencari pengganti, Katalog katup gerbang Powell mencantumkan desain segel tekanan API 600 dari Kelas 600 hingga Kelas 4500, termasuk konfigurasi baji dan paralel untuk layanan industri yang berat.
Kesimpulan
Sesuaikan katup yang tepat untuk proyek Anda! Dapatkan penawaran dan jelajahi opsi kustom kami.
Katup yang terlihat benar di atas kertas tetapi tidak sesuai dengan kurva tekanan-suhu aktual sistem tidak akan bertahan lama. Dalam layanan bertekanan tinggi, kegagalan tersebut jarang berhenti pada katup itu sendiri.
Jika Anda sedang mengerjakan spesifikasi katup gerbang dan membutuhkan panduan tentang desain yang tepat untuk aplikasi Anda, hubungi tim kami dan kami akan membantu Anda menemukan yang paling sesuai.
