Wat maakt een klep brandveilig?

Industriële afsluiters moeten betrouwbare brandbeveiliging bieden in gevoelige toepassingen zoals raffinaderijen, olie- en gasbedrijven en de petrochemische industrie. Ze moeten een veilige en betrouwbare afsluiting garanderen tijdens brandincidenten; daarom is een brandveilig ontwerp cruciaal voor deze kleppen. Dit artikel onderzoekt het principe van brandtesten en de ontwerpoverwegingen voor een brandveilige afsluiter.

Inhoudsopgave

• Brandtesten van industriële afsluiters
• Het principe van brandtestventielen
• Brandveilig klepontwerp
• Brandveilig door ontwerp vs brandveilig getest
• Certificeringen voor brandveilige kleppen
• FAQs

Brandtesten van industriële afsluiters

Het American Petroleum Institute (API) heeft brandtests ontwikkeld voor kleppen die worden gebruikt in de olie- en gasindustrie. Deze tests, zoals ISO 10497, API 607, API 6FA, BS 5146 en BS 6755, zijn geaccepteerde normen geworden (later besproken). Veel organisaties ontwikkelen hun interne procedures voor brandveilige kleppen op basis van deze richtlijnen.

Afsluiters die als 'brandveilig' worden beschouwd, moeten strenge tests ondergaan. Deze tests variëren in hun methoden en intensiteit en houden rekening met belangrijke factoren zoals hoe branden ontstaan en zich verspreiden in specifieke situaties, het type vloeistof dat wordt gebruikt, de temperatuur tijdens de piekbrand, hoe goed de klep moet afdichten en de mogelijkheden van de klep na een brand.

Het principe van brandtestventielen

Volgens een algemeen aanvaarde brandbestrijdingsstrategie wordt een terugtrek- en insluitaanpak toegepast als een brand niet binnen 30 minuten geblust kan worden. Na 30 minuten is er een aanzienlijk risico op structurele defecten zoals flensboutbreuken, betonuitbarstingen en bezwijken van pijpenrekken. Om dit interval aan te houden, duurt de brandtest 30 minuten.

Er worden brandtesten uitgevoerd om te garanderen dat brandveilige kleppen kunnen werken, zelfs na blootstelling aan hoge temperaturen gedurende een specifieke periode. Het principe van brandtesten voor kleppen is als volgt:

1. Het ventiel wordt gevuld met water en omgeven door temperaturen van 750 - 1000 𐩑C (1382 - 1832 𐩑F) gedurende 30 minuten terwijl het onder druk werkt. Hierdoor worden de afdichtingsgebieden en de zittingen blootgesteld aan extreem hoge temperaturen. De intensiteit van de warmte wordt continu bewaakt met thermokoppels.
2. Tijdens de test wordt de externe en interne lekkage over de klep gemeten en vergeleken met vooraf bepaalde niveaus. Als de lekkage de aanvaardbare limieten overschrijdt, kunnen er problemen zijn met de integriteit van de klep, die mogelijk niet geschikt is voor brandveiligheidstoepassingen.
3. De klep wordt na de eerste test afgekoeld en de drukbestendigheid wordt getest om te garanderen dat de zittingen, afdichtingen en behuizing hun integriteit kunnen behouden.

Brandveilig klepontwerp

In bepaalde situaties kan het nodig zijn om een klep te openen of te sluiten bij blootstelling aan een hevige brand. In die gevallen bieden fabrikanten twee opties:

• Brandveilige kleppen zijn gemaakt van sterke materialen en afdichtingen die de hoge temperaturen van een brand aankunnen zonder beschadigd te raken.
  • De faalveilige modus wordt meestal bereikt met veren of perslucht in pneumatische actuatoren. Als de stroom uitvalt of de luchtdruk wegvalt, drijft de veer of perslucht de actuator naar de veilige uitgangspositie.
  • Elektrische actuators kunnen een back-upbatterij hebben die stroom kan leveren om de actuator in de veilige stand te zetten als de stroom uitvalt. Als alternatief gebruiken sommige elektrische actuators een mechanisch veermechanisme dat lijkt op pneumatische actuators.
  • Handbediende kleppen kunnen worden opgenomen in een groter systeem met faalveilige mechanismen. Een alarmsysteem kan bijvoorbeeld afgaan bij brand, waardoor het personeel wordt gewaarschuwd om bepaalde kleppen handmatig te bedienen.
• Een beschermingssysteem dat voorkomt dat de actuator te heet wordt, kan ertoe leiden dat de afdichtingen breken of de onderdelen vervormen. Het beschermingssysteem voorkomt dat de actuator te heet wordt tijdens een brand en is erop gericht de actuator binnen een veilig temperatuurbereik te houden. Hierdoor worden de onderdelen en afdichtingen van de klep beschermd tegen schade of vervorming door blootstelling aan extreme hitte.

Het brandveilige ontwerp varieert van fabrikant tot fabrikant, waarvan er hieronder enkele worden genoemd:

• Brandveilige vlinderkleppen hebben vaak drie afdichtingslagen. Het maakt gebruik van een zacht inzetstuk om een goede afdichting te creëren onder normale omstandigheden. Het heeft een metaal-op-metaalafdichting die goed afsluit, zelfs als de zachte afdichting beschadigd is. Deze afdichtingen zijn gemaakt van speciale materialen zoals grafiet of PTFE (polytetrafluorethyleen), die bestand zijn tegen hitte, vuur en chemische blootstelling. Deze kleppen werken meestal bij temperaturen van -73 - 232 °C (100 tot 450 °F) en drukken tot 102 bar (1480 psi). Ze moeten voldoen aan de strenge afdichtingsnormen van MSS SP-61.
• Bepaalde brandveilige ontwerpen hebben veerbediende actuators die de klep automatisch sluiten wanneer er brand wordt gedetecteerd.
• Een vlottend werkende kogelkraan met PTFE zittingringen wordt vaak gebruikt in brandveilige ontwerpen. Bovendien voorkomen meerdere afdichtingslagen externe lekkage op verschillende punten tussen de stang en de glanflens, de glanflens en het huis, en het huis en de adapter. De ene laag bestaat uit een o-ring, de andere uit een grafietpakking. De secundaire grafietpakking is een back-up om externe lekkage te voorkomen als de o-ringafdichting doorbrandt.

Brandveilig door ontwerp vs brandveilig getest

Bij het selecteren van een brandveilige klep klinken de termen 'fire-safe by design' en 'fire-safe tested' misschien hetzelfde, maar ze betekenen verschillende dingen.

• Brandveilig door ontwerp: Een 'fire safe by design' afsluiter wordt geproduceerd met het oog op brandveiligheid, wat betekent dat hij gemaakt is van materialen en ontwerpkenmerken die bedoeld zijn om hoge temperaturen te weerstaan en de verspreiding van vuur te voorkomen, maar hij heeft nog geen specifieke brandtest ondergaan om zijn prestaties te valideren.
• Brandveilig getest: Een 'brandveilig geteste' klep kan getest zijn door de fabrikant of in een testfaciliteit, maar heeft geen goedkeuring van een erkende derde partij.
• Brandveilig goedgekeurd en gecertificeerd: Afsluiters met het label 'brandveilig goedgekeurd en gecertificeerd' zijn grondig getest, goedgekeurd en gecertificeerd door een geautoriseerde externe organisatie. Deze certificeringen zijn gebaseerd op algemeen erkende normen.

Certificeringen voor brandveilige kleppen

• API 607/6FA: API 607 test kwartslagkleppen en kleppen met niet-metalen zitting om te garanderen dat ze vuur kunnen weerstaan. Als alternatief is API 6FA specifiek voor afsluiters met metalen zitting.
• ISO 10497: De ISO 10497-certificering biedt een wereldwijde standaard voor brandtests van kleppen, die garanderen dat de kleppen blootstelling aan brand kunnen doorstaan en goed blijven afsluiten. ISO 10497-certificering is vaak vereist in industrieën waar brandveiligheid van cruciaal belang is, zoals de petrochemische industrie, energieopwekking en chemische verwerking.

FAQs

Hoe weet ik of een klep brandveilig is?

Zoek naar kleppen met certificeringen zoals API 607/6FA of ISO 10497. Controleer ook het ontwerp van de klep en zorg ervoor dat de materialen vuurbestendig zijn.

Wat is een brandveilige kogelkraan?

Brandveilige kogelkleppen voorkomen de verspreiding van vuur in omgevingen met explosiegevaar/brandgevaar, getest volgens API 607, API 6FA en BS 6755-Part 2.