Materialen voor Globe Kleppen

Figuur 1: RVS globe klep voor stoom

Het selecteren van het juiste materiaal voor globe kleppen speelt een cruciale rol in hun prestaties en geschiktheid voor specifieke toepassingen. Door de eigenschappen en voordelen van verschillende materialen te begrijpen, kan men globe kleppen selecteren die niet alleen voldoen aan de operationele vereisten van hun systemen, maar ook duurzaamheid en betrouwbaarheid bieden. Globe kleppen bieden een reeks materiaalcombinaties die zijn afgestemd op specifieke vereisten, zoals kosteneffectiviteit, corrosiebestendigheid of aanhoudende prestaties onder hoge druk.

Inhoudsopgave

• Materialen voor het lichaam van de globe klep
• Materialen voor stengel, zitting en schijf
• Slijtage en erosie
• Afdichting en lekkage
• Specificaties en normen voor materialen van globe kleppen
• Ontwerpoverwegingen

Materialen voor het lichaam van de globe klep

Het kleplichaam, de primaire structuur van de globe klep, wordt blootgesteld aan de interne druk van het systeem en moet robuust genoeg zijn om de bedrijfsomgeving te weerstaan. Materialen voor het kleplichaam worden geselecteerd op basis van factoren zoals sterkte, corrosiebestendigheid en kosten:

• Koolstofstaal: Een populaire keuze voor industriële toepassingen vanwege zijn robuustheid en kosteneffectiviteit. Koolstofstaal biedt een goede balans tussen duurzaamheid en prijs, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan toepassingen van globe kleppen waar extreme corrosiebestendigheid geen primaire zorg is. Het materiaal is geschikt voor matige tot hoge temperaturen en drukken, typisch tot 800°F (427°C) en 1980 psi (136 bar), afhankelijk van de specifieke kwaliteit.
• Gietijzer: Gebruikt in minder veeleisende toepassingen, biedt gietijzer voldoende sterkte voor lagere druk- en temperatuuromstandigheden. De lagere kosten maken het een aantrekkelijke optie voor systemen waar kosten een belangrijke factor zijn. Gietijzer is over het algemeen geschikt voor temperaturen tot 450°F (232°C) en drukken tot 250 psi (17,2 bar).
• RVS: Gekozen voor omgevingen waar corrosiebestendigheid van het grootste belang is. RVS is ideaal voor toepassingen met agressieve media of in industrieën zoals voedselverwerking en farmacie, waar reinheid en niet-reactiviteit cruciaal zijn. RVS kan temperaturen tot 1000°F (538°C) en drukken tot 3000 psi (207 bar) aan, afhankelijk van de legering.
• PVC: PVC globe kleppen bieden uitstekende corrosiebestendigheid, zijn lichtgewicht en kosteneffectief voor het hanteren van corrosieve materialen. Ze zijn echter niet geschikt voor toepassingen met hoge temperaturen of hoge druk. Ook hebben ze een lagere mechanische sterkte en thermische stabiliteit in vergelijking met metalen. PVC is geschikt voor temperaturen tot 140°F (60°C) en drukken tot 232 psi (16 bar).
• Gesmeed staal: Gesmede stalen globe kleppen zijn ideaal voor toepassingen met hoge druk en hoge temperaturen vanwege hun superieure sterkte en duurzaamheid. Het smeedproces resulteert in een dichtere, uniformere materiaalstructuur, die verbeterde mechanische eigenschappen en weerstand tegen impact en thermische vermoeidheid biedt. Gesmeed staal is in staat om temperaturen tot 1050°F (566°C) en drukken die 6000 psi (414 bar) overschrijden te weerstaan, afhankelijk van de kwaliteit.

Lees onze gids voor chemische bestendigheid voor meer informatie over de compatibiliteit van materialen met verschillende media.

Materialen voor stengel, zitting en schijf

De stengel en de schijf zijn kritieke bewegende delen van een globe klep, verantwoordelijk voor de daadwerkelijke controle van de vloeistofstroom. De selectie van materialen voor deze componenten is essentieel om de functionele integriteit en levensduur van de klep te waarborgen.

• Materialen voor de stengel: Typisch gemaakt van roestvrij staal, moet de stengel bestand zijn tegen corrosie en slijtage, vooral omdat deze constant in beweging is tegen het pakkingmateriaal om lekken te voorkomen. De weerstand van roestvrij staal tegen vastlopen en vastklemmen onder deze omstandigheden maakt het een ideale keuze.
• Materialen voor de zitting: De zitting en de schijf komen direct in contact met de vloeistof en moeten gemaakt zijn van materialen die bestand zijn tegen de eigenschappen van de vloeistof, inclusief corrosiviteit en abrasiviteit.
  • PTFE (Teflon): Uitstekende chemische weerstand, lage wrijving, goed voor niet-abrasieve vloeistoffen.
  • RTFE (Versterkt PTFE): Verbetert de slijtvastheid in vergelijking met zuiver PTFE voor licht abrasieve vloeistoffen.
  • Metaal: Verschillende graden van roestvrij staal of brons bieden goede slijtvastheid en mogelijkheden voor hoge temperaturen voor strengere toepassingen van globe kleppen.
• Materialen voor de schijf: Globe kleppen bieden verschillende schijfontwerpen:
  • Plugtype schijf: Biedt maximale erosieweerstand met zijn lange en taps toelopende ontwerp, waardoor het geschikt is voor toepassingen waar erosie een zorg is. Roestvrij staal wordt veel gebruikt voor plugtype schijven, en biedt uitstekende erosieweerstand vanwege zijn duurzaamheid en corrosieweerstand.
  • Samenstellingsschijf: Heeft een vlakke zitting voor matige regeling, maar wordt niet aanbevolen voor toepassingen met hoge druk vanwege het niet-aerodynamische oppervlak. Messing of brons biedt een goede balans tussen kosten en prestaties voor samenstellingsschijven.
  • Bal (conventionele) schijf: Biedt een dun contactgebied dat zorgt voor een goede afdichting en matige regeling. Keramiek wordt vaak gebruikt om balschijven te maken.

Typisch worden in gietijzeren globe kleppen de schijf en zittingring vaak gemaakt van brons, terwijl in veeleisendere toepassingen met koolstofstalen of roestvrijstalen kleplichamen het trimmateriaal meestal roestvrij staal is. Lees onze gids voor chemische bestendigheid voor meer details over de compatibiliteit van verschillende materialen met verschillende media.

Figuur 2: Typen schijven voor globe kleppen: Plug schijf (links), samenstellingsschijf (midden) en bal schijf (rechts)

Slijtage en erosie

• Materialen voor hardoplassen: In toepassingen waar globe kleppen worden blootgesteld aan hoge snelheden of abrasieve media, worden materialen voor hardoplassen zoals Stellite toegepast op de oppervlakken van schijf en zitting. Dit verbetert de slijtvastheid aanzienlijk, waardoor de levensduur van de klep in veeleisende omstandigheden wordt verlengd.
• Erosieweerstand: Erosieweerstand is cruciaal voor globe kleppen in stoomdienst, waar de snelheid van stoom snelle materiaaldegradatie kan veroorzaken. Het selecteren van materialen met een hoge erosieweerstand zoals gehard roestvrij staal, stellite en nikkel legeringen zorgt voor de duurzaamheid en operationele efficiëntie van de klep.

Afdichting en lekkage

• Materialen voor zachte zitting: Voor toepassingen die een strakke afsluiting vereisen, gebruiken globe kleppen zachte zittingmaterialen zoals PTFE. Deze materialen bieden superieure afdichtingsmogelijkheden bij lagere temperaturen, waardoor ze ideaal zijn voor precieze stroomregeltoepassingen waar lekkage tot een minimum moet worden beperkt.
• Emissienormen: De materiaalkeuze in globe kleppen adresseert ook milieuzorgen, met name het minimaliseren van vluchtige emissies. Naleving van normen zoals ISO 15848 of API 622 is essentieel, waarbij bepaalde materialen verminderde lekkagesnelheden en verbeterde milieuprestaties bieden.

Specificaties en normen voor materialen van globe kleppen

• ASTM- en ASME-normen: Materialen die worden gebruikt in de constructie van globe kleppen zijn onderworpen aan strenge normen om ervoor te zorgen dat ze voldoen aan de vereiste mechanische en chemische eigenschappen voor veilige en efficiënte werking. ASTM International biedt specificaties voor materiaalsamenstelling en -eigenschappen, terwijl ASME-normen, met name ASME B16.34, de toepassing van deze materialen in klepontwerp detailleert, inclusief druk- en temperatuurclassificaties. Het naleven van deze normen garandeert dat globe kleppen de eisen van hun beoogde toepassingen kunnen weerstaan.
• NACE MR0175/ISO 15156-naleving: Voor globe kleppen die worden gebruikt in olie- en gasapplicaties, vooral waar zure dienstomstandigheden aanwezig zijn, moeten materialen voldoen aan NACE MR0175/ISO 15156. Deze norm behandelt de selectie van materialen die bestand zijn tegen sulfide stresscorrosie in corrosieve omgevingen, en zorgt voor de levensduur en betrouwbaarheid van kleppen in zware omstandigheden.
• Loodvrije globe kleppen: Essentieel voor het naleven van gezondheids- en milieuveiligheidsnormen in drinkwatersystemen, zijn loodvrije globe kleppen gemaakt van materialen die voldoen aan strikte loodgehaltevoorschriften. Het American National Standards Institute (ANSI) en de National Sanitation Foundation (NSF), met name via de NSF/ANSI 61 en NSF/ANSI 372 normen, stellen de criteria vast voor loodvrije componenten van watersystemen.

Ontwerpoverwegingen

Globe kleppen kunnen een ontwerp met één zitting hebben met een schijf die in en uit het stroompad beweegt, of een ontwerp met dubbele zitting dat de hydraulische belasting op elke schijf vermindert, wat gunstig is voor grotere kleppen of die onder hoge druk staan. Daarnaast hangt de keuze tussen een conventioneel ontwerp, waarbij het procesmedium direct in contact komt met de schijf, en een kooigeleid ontwerp, dat de schijf isoleert van druk en afbuiging, af van de specifieke vereisten van de toepassing. Kooigeleide ontwerpen zijn echter niet geschikt voor viskeuze media vanwege het risico op verstopping. Kooigeleide ontwerpen vereisen materialen die snelle stroomdynamica en turbulentie kunnen weerstaan zonder te degraderen, zoals roestvrij staal of Hastelloy.