วิธีการเลือกวาล์วควบคุมออกซิเจนในโรงงานเคมีและเหล็กกล้า

สำหรับข้อกำหนดใน “ระเบียบปฏิบัติอย่างปลอดภัยของหน่วยแยกอากาศ” ควรเน้นย้ำถึงการทำงานอย่างปลอดภัยของวาล์วออกซิเจน และควรใช้มาตรการป้องกันเพื่อความปลอดภัยเพื่อหลีกเลี่ยงการระเบิดเนื่องจากอัตราการไหลมากเกินไปและเหตุผลอื่นๆ บทความนี้แนะนำความสำคัญของโครงการเคมีถ่านหินในการเลือกวัสดุวาล์วควบคุมออกซิเจน ผ่านการวิเคราะห์อัตราการไหลของตัวกลางออกซิเจน มาตรการความปลอดภัยสำหรับการเลือกวัสดุของตัววาล์วควบคุมออกซิเจนและขอบวาล์ว และแก้ปัญหาการระเบิดที่เกิดจากความเร็วการไหลที่มากเกินไปที่แหล่งกำเนิด และข้อกำหนดสำหรับ การตรวจสอบโรงงานของวาล์วควบคุมออกซิเจนเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุทั้งหมดของวาล์วออกซิเจนตรงกับเงื่อนไข

1. การวิเคราะห์สาเหตุของอัตราการไหลของตัวกลางในวาล์วออกซิเจนและท่อเร็วเกินไป

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้อุปกรณ์ระเบิดคืออัตราการไหลที่เร็วเกินไป และการทำให้อัตราการไหลมากเกินไปมีสาเหตุดังต่อไปนี้ 

1.1 ลักษณะของออกซิเจน

ออกซิเจนเองไม่สามารถเผาไหม้ได้ แต่เป็นก๊าซที่รองรับการเผาไหม้ที่มีฤทธิ์มากโดยมีคุณสมบัติทางเคมี ซึ่งเป็นสารออกซิแดนท์ที่แรง ออกซิเจนรวมกับสารอื่น ๆ ทำให้เกิดออกไซด์ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะเกิดขึ้นอยู่เสมอ ระเบิดได้ง่ายเมื่อผสมกับก๊าซที่ติดไฟได้ เช่น ไฮโดรเจน อะเซทิลีน มีเทน ก๊าซถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ในสัดส่วนที่กำหนด ความสามารถของปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามการเพิ่มขึ้นของความดันและอุณหภูมิของออกซิเจน ยิ่งออกซิเจนมีความบริสุทธิ์สูง ความดันก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย ความเสี่ยงก็จะมากขึ้นตามไปด้วย เมื่อจาระบีทุกชนิดสัมผัสกับออกซิเจนแรงดันสูง จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่รุนแรงซึ่งจะเผาไหม้หรือระเบิดอย่างรวดเร็ว ดังนั้นออกซิเจนจึงไม่เพียงแต่เป็นก๊าซที่สนับสนุนการเผาไหม้เท่านั้น แต่ยังสามารถส่งเสริมการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองของสารไวไฟบางชนิดได้อีกด้วย

1.2 การระเบิดของออกซิเจน

ก. การระเบิดทางกายภาพ

ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมี และไม่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไป ที่อุณหภูมิปกติ ถังความดันหรือท่อส่งจะแตกออกเนื่องจากความดันอากาศเกินขีดจำกัดครากและแม้แต่ขีดจำกัดความแข็งแรง หากถังออกซิเจนถูกใช้งานเป็นเวลานาน การกัดกร่อนจะร้ายแรง และผนังขวดจะบางลงและไม่ได้รับการตรวจสอบ ดังนั้นการระเบิดของแรงดันเกินทางกายภาพจึงเกิดขึ้นระหว่างหรือหลังการพองตัว

ข. การระเบิดของสารเคมี

มีปฏิกิริยาเคมี อุณหภูมิสูง และความดันสูง และระเบิดทันที ถ้าไฮโดรเจนและออกซิเจนผสมกันในขวด มันจะระเบิดเมื่อโดนไฟ

ค. การระเบิดของออกซิเจน

วัสดุที่เผาไหม้ได้ สารออกซิแดนท์ และพลังงานกระตุ้นจะต้องมีอยู่พร้อมกันสำหรับการระเบิด ทั้งออกซิเจนและออกซิเจนเหลวเป็นสารออกซิแดนท์ที่แรง เมื่อสารที่ติดไฟได้ผสมกับออกซิเจนและมีแหล่งพลังงานกระตุ้น การเผาไหม้อาจเกิดขึ้น แต่อาจไม่ระเบิด เฉพาะเมื่อออกซิเจนและก๊าซที่ติดไฟได้ผสมกันอย่างสม่ำเสมอและสัดส่วนของปริมาตรอยู่ภายในขีดจำกัดการระเบิด การระเบิดจะเกิดขึ้นได้เมื่อได้รับพลังงานกระตุ้น นี่เป็นข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างสภาวะการเผาไหม้และสภาวะการระเบิด

1.3 สาเหตุของการระเบิดของท่อออกซิเจน

มีอุบัติเหตุจากการเผาไหม้และการระเบิดในท่อส่งออกซิเจนมากเกินไป และส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อเปิดวาล์วควบคุม ท่อส่งออกซิเจนทำจากวัสดุเหล็ก เมื่อเฟอร์ไรต์ติดไฟในสถานะแอโรบิก อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และท่อเหล็กจะถูกเผาและหลอมละลาย วิเคราะห์สาเหตุแล้วต้องเกิดจากพลังงานกระตุ้นฉับพลันและต้องมีสารที่ติดไฟได้เช่นจารบีในวาล์ว พลังงานกระตุ้นรวมถึงพลังงานกล เช่น แรงกระแทก แรงเสียดทาน การบีบตัวแบบอะเดียแบติก เป็นต้น พลังงานความร้อน เช่น ก๊าซอุณหภูมิสูง เปลวไฟ เป็นต้น พลังงานไฟฟ้า เช่น ประกายไฟฟ้า ไฟฟ้าสถิต เป็นต้น

สนิม ฝุ่นละออง ตะกรันเชื่อมในท่อส่งออกซิเจนหรือแรงเสียดทานทางเข้าวาล์วทำให้เกิดอุณหภูมิสูงและการเผาไหม้ ซึ่งสัมพันธ์กับชนิด ขนาดอนุภาค และอัตราการไหลของก๊าซของสิ่งสกปรกเหล่านี้ ผงเหล็กง่ายต่อการเผาไหม้ด้วยออกซิเจน และยิ่งอนุภาคมีขนาดเล็ก จุดติดไฟก็จะยิ่งต่ำ อัตราการไหลของออกซิเจนก็จะยิ่งเร็วขึ้น โอกาสที่มันจะเผาไหม้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

1.4 สาเหตุของไฟไหม้วาล์วออกซิเจน

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับอุบัติเหตุจากการเผาไหม้ของวาล์วออกซิเจนคือแหล่งกำเนิดประกายไฟ หากไม่มีแหล่งจุดติดไฟ วาล์วออกซิเจนจะไม่เผาไหม้ เปลวไฟในแหล่งกำเนิดประกายไฟเป็นสาเหตุโดยตรงที่ทำให้เกิดไฟไหม้และการระเบิดของท่อส่งออกซิเจน เปลวไฟมีหลายสาเหตุ เช่น การกระทบของอนุภาค การอัดแบบอะเดียแบติก แรงเสียดทาน ไฟฟ้าสถิตย์ เป็นต้น เมื่อติดตั้งท่อแล้ว หากไม่มีสายดินเพียงพอ กระแสลมจะถูกับผนังท่อเพื่อสร้างไฟฟ้าสถิตย์ เมื่อศักย์สะสมถึงค่าหนึ่ง อาจเกิดประกายไฟฟ้าขึ้น ทำให้ออกซิเจนในท่อเผาไหม้

1.5 อันตรายที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของวาล์วออกซิเจน

เมื่อมีสารจุดติดไฟต่ำ 300-400°C ในท่อส่งออกซิเจน สารจุดติดไฟต่ำสามารถเผาไหม้อย่างรวดเร็วในออกซิเจนและคายความร้อนที่อุณหภูมิ 800-900°C ซึ่งทำให้วาล์วออกซิเจน การเผาไหม้. สารที่ติดไฟได้ที่จุดติดไฟต่ำในท่อส่งออกซิเจนโดยทั่วไปคืออนุภาคหรือผงของแข็งที่เป็นเหล็ก (Fe) และเหล็กออกไซด์ (FeO) ซึ่งมักจะเป็นสนิม ตะกรันเชื่อม และสารอื่นๆ เมื่อเปิดและปิดวาล์วอย่างรวดเร็ว อัตราการไหลของออกซิเจนในท่อจะทำให้อนุภาคของแข็งชนกันและเสียดสีกับทางเข้าของวาล์วหรือผนังท่อ ยิ่งเวลาเปิดและปิดวาล์วสั้นเท่าใด อัตราการไหลของออกซิเจนก็จะยิ่งมากขึ้น ความร้อนที่เกิดจากแรงเสียดทานก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในเวลานี้ ออกซิเจนทำให้อุณหภูมิการบีบอัดแบบอะเดียแบติกเพิ่มขึ้น และการคำนวณทางทฤษฎีสามารถเพิ่มอุณหภูมิได้ถึง 300 ถึง 500 ℃ และวัสดุจุดติดไฟต่ำ เช่น สนิมและตะกรันเชื่อมในท่อจะเผาไหม้ เนื่องจากวาล์วเปิดอย่างรวดเร็ว อัตราการไหลของออกซิเจนที่ทางออกของวาล์วอาจถึงความเร็วของเสียง เกิดเป็นไฟฟ้าสถิต 6-7kV และการปล่อยประกายไฟจะเกิดขึ้นเมื่อความต่างศักย์ถึง 2kV หรือมากกว่า
โดยสรุป ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนที่ผลิตโดยหน่วยแยกอากาศเคมีถ่านหินอยู่ที่ประมาณ 99.6% แรงดันในการส่งออกซิเจนสูงในท่อ และเวลาเปิดและปิดวาล์วที่สั้นเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้อัตราการไหลของออกซิเจนเร็วเกินไป

คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับวาล์วในอาหารและเครื่องดื่ม

2. อิทธิพลของความเร็วการไหลของออกซิเจนต่อการเลือกวัสดุวาล์ว

การควบคุมอัตราการไหลสูงสุดที่อนุญาตในท่อส่งออกซิเจนเป็นประเด็นด้านความปลอดภัยที่สำคัญ ข้อมูลต่อไปนี้ใช้พารามิเตอร์กระบวนการของวาล์วควบคุมอัตราส่วนออกซิเจน-คาร์บอนของเทคโนโลยีการทำให้เป็นแก๊สในสารละลายถ่านหินและน้ำเป็นตัวอย่างเพื่อแสดงแผนผังการเลือกวัสดุของท่อส่งออกซิเจนแรงดันสูงและวาล์วควบคุมออกซิเจนภายใต้เงื่อนไขการออกแบบ

เงื่อนไขพารามิเตอร์ของกระบวนการ: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อส่งออกซิเจนคือ 219 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางภายในคือ 202 มม. ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ อุณหภูมิในการทำงานคือ 33°C อุณหภูมิการออกแบบคือ 65°C แรงดันขาเข้าของวาล์วคือ 8.48MPa G และความดันในการออกแบบคือ 9.90MPa G ความหนาแน่นมาตรฐานคือ 1.43 กก./ลบ.ม. ความหนาแน่นในการทำงานคือ 3 กก./ลบ.ม. อัตราการไหลปกติมาตรฐานอยู่ที่ประมาณ 119×3 ลบ.ม./ชม. และอัตราการไหลสูงสุดมาตรฐานคือประมาณ 4.16 ×104 ลบ.ม./ชม. หลังจากคำนวณแล้ว ความเร็วการไหลปกติและความเร็วสูงสุดของการไหลของออกซิเจนในท่อคือ 3m/s และ 4.64m/s ตามเอกสารต่อไปนี้ เรากำลังเลือกวัสดุสำหรับท่อส่งและวาล์วควบคุม

2.1 มาตรฐานแห่งชาติของจีนเกี่ยวกับความเร็วการไหลของตัวกลางออกซิเจนในท่อ

ตารางที่ 1 ความเร็วการไหลสูงสุดที่อนุญาตในข้อกำหนดท่อส่งออกซิเจนมาตรฐาน GB50030—2013

ความดันการออกแบบ p/MPa	วัสดุท่อ	ความเร็วการไหลสูงสุดที่อนุญาต v/(m•s-1)
3.0	เหล็กกล้าไร้สนิม	4.5
10.0	เหล็กกล้าไร้สนิมโลหะผสมทองแดง	4.56.0

ใน GB16912-2008 “ข้อกำหนดทางเทคนิคด้านความปลอดภัยสำหรับการผลิตออกซิเจนและก๊าซที่เกี่ยวข้องโดยวิธี Deep Freezing” ความเร็วในการไหลที่สอดคล้องกันเมื่อท่อส่งออกซิเจนทำจากวัสดุต่างๆ จะถูกกำหนดตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 คำจำกัดความของอัตราการไหลในท่อส่งออกซิเจน GB16912—2008

	ความดันใช้งาน p/MPa
วัสดุ	P≤0.1	0.1	1.0	3.0	10.0	พี≥15.0
เหล็กกล้าคาร์บอน	กำหนดตามแรงดันตกของระบบท่อ	20m / s	15m / s	ไม่อนุญาต	ไม่อนุญาต	ไม่อนุญาต
เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก	กำหนดตามแรงดันตกของระบบท่อ	30m / s	25m / s	pv≤45MPa•m/s (โอกาสกระแทก) pv≤80MPa•m/s (โอกาสไม่กระทบ)	4.5m/s (โอกาสกระแทก) 8.0m/s (โอกาสไม่กระทบ)	4.5m / s

หมายเหตุ

• ในสถานการณ์ที่ไม่กระทบต่อวัสดุเหล็กกล้าไร้สนิม เมื่อ p>10MPa ความเร็วในการไหลจะถูกจำกัดไว้ที่ 8.0M/s
• ข้อมูลสูงสุดที่อนุญาตหมายถึงความเร็วการไหลจริงที่ต่ำสุด แรงดันและสูงสุด อุณหภูมิในการทำงานของระบบท่อ
• โลหะผสมทองแดงและทองแดง (ยกเว้นโลหะผสมทองแดงที่มีอะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบ) นิกเกิลและโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลัก ภายใต้เงื่อนไขไม่เกิน 21.0MPa ความเร็วการไหลจะไม่จำกัดเมื่อความดันลดลงได้รับอนุญาต

ตำแหน่งที่เปลี่ยนทิศทางการไหลของของไหลกะทันหันหรือเกิดกระแสน้ำวนซึ่งทำให้อนุภาคในของไหลชนกับผนังท่อ ตำแหน่งดังกล่าวเรียกว่าโอกาสกระทบ มิฉะนั้นจะเรียกว่าโอกาสไม่กระทบ
สำหรับคำจำกัดความของความเร็วการไหล โปรดดูที่ สมาคมก๊าซอุตสาหกรรมแห่งยุโรป (EIGA) ข้อกำหนดระบบท่อส่งออกซิเจน ดังจะเห็นได้จากตารางที่ 1 และตารางที่ 2 ว่าเมื่อความดันท่อส่งออกซิเจน p ประมาณ 10 MPa และความเร็วการไหลเกิน 4.5 เมตร/วินาที วัสดุท่อส่งควรทำจาก Inconel โลหะผสมนิกเกิลหรือ Monel โลหะผสมทองแดง .

2.2 มาตรฐานสากลเกี่ยวกับวัสดุและความเร็วการไหลของสภาวะออกซิเจน

เมื่อเลือกวัสดุท่อสำหรับตัวกลางออกซิเจน จะมีข้อจำกัดบางอย่างเกี่ยวกับความเร็วการไหลของออกซิเจนตามความสามารถในการติดไฟของโลหะต่างๆ วัสดุโลหะผสมสามารถหน่วงการติดไฟได้ภายใต้แรงดันการออกแบบของท่อ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงขีดจำกัดความเร็วการไหลในขณะนี้ EIGA เสนอแรงดันที่ได้รับการยกเว้นในข้อกำหนดระบบท่อส่งออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าแรงดันต่ำสุดที่สามารถยกเว้นได้จากการพิจารณาขีดจำกัดความเร็วการไหลของโลหะในกรณีของออกซิเจน ในช่วง 10 ปีตั้งแต่ปี 2002 ถึง 2012 ข้อกำหนดนี้ได้ทำการปรับปรุงครั้งใหญ่เพื่อยกเว้นแรงดันของวัสดุ Monel โลหะผสมทองแดงและวัสดุ Inconel โลหะผสมนิกเกิลและความหนาของผนังท่อโลหะ

ในปี 2002 IGC Doc13/02/E Oxygen Pipeline Systems ได้ระบุความดันที่ได้รับการยกเว้นและความหนาขั้นต่ำของโลหะของวัสดุต่างๆ ตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 3 ในข้อกำหนดการอัปเกรดท่อส่งออกซิเจนและระบบท่อของ IGCDoc2012/13/E ปี 12 ความดันที่ได้รับการยกเว้น ของ Inconel 600 และ Inconel 625 นั้นตรงกันข้าม และมีการเสริมความหนาของผนังท่อโลหะด้วย ดังแสดงไว้ในตารางที่ 4

ตารางที่ 3 IGC Doc13/02/E แรงดันโลหะที่ได้รับการยกเว้นและข้อกำหนดความหนาขั้นต่ำ

วัสดุโลหะผสมเหล็ก	นาที. ความหนาของผนัง/มม	ความดันที่ได้รับการยกเว้น/MPa
อินโคเนล 600	ไม่ระบุ	6.9
อินโคเนล 625	3.18	8.7
อินโคเนล 400	ไม่ระบุ	21
อินโคเนล 500	ไม่ระบุ	21
304/304L, 316/316L, 321, 347	3.18	1.4
304/304L, 316/316L, 321, 347	6.35	2.0

ตารางที่ 4 IGC Doc13/12/E แรงดันโลหะที่ได้รับการยกเว้นและข้อกำหนดความหนาขั้นต่ำ

วัสดุโลหะผสมเหล็ก	นาที. ความหนาของผนัง/มม	ความดันที่ได้รับการยกเว้น/MPa
อินโคเนล 600	3.180	8.61
อินโคเนล 625	3.180	6.90
อินโคเนล 400	0.762	20.68
อินโคเนล 500	0.762	20.68
304/304L, 316/316L, 321, 347	3.180	1.38
304/304L, 316/316L, 321, 347	6.350	2.58

จากตารางที่ 3 และตารางที่ 4 เราทราบว่าเมื่อความดันที่ได้รับการยกเว้นของ Monel400 และ Monel500 ไม่เกิน 20.68MPa ความเร็วการไหลของออกซิเจนจะไม่จำกัดเมื่อความดันลดลงได้รับอนุญาต ในขณะที่ความดันที่ได้รับการยกเว้นของ Inconel 600 ไม่เกิน 8.61MPa และการยกเว้นของ Inconel 625 เมื่อความดันไม่เกิน 6.90MPa ความเร็วการไหลของออกซิเจนจะไม่จำกัดเมื่อความดันลดลงได้รับอนุญาต

2.3 ข้อบังคับสำหรับการเลือกวัสดุสำหรับ วาล์วควบคุมออกซิเจน

เมื่อเปิดและปิดวาล์วควบคุมออกซิเจน ทิศทางการไหลของออกซิเจนจะเปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน และเกิดกระแสน้ำวนขึ้น ซึ่งทำให้อนุภาคที่กักอยู่ในออกซิเจนกระทบกับปลั๊กวาล์ว ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาวัสดุปลั๊กวาล์วสำหรับความเร็วในการไหลกระแทก ในมาตรฐาน GB16912-2008 ความดันที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับวัสดุวาล์วที่แตกต่างกัน ดูตารางที่ 5

ตารางที่ 5 GB16912—2008 การเลือกวัสดุวาล์วออกซิเจน

ความดันใช้งาน p/MPa	วัสดุ
p≤0.6	ตัววาล์ว ฝากระโปรงใช้เหล็กหล่อ เหล็กเหนียว หรือเหล็กหล่อ ก้านใช้สแตนเลส ปลั๊กใช้สแตนเลส
0.6	ใช้เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าผสมทองแดง หรือเหล็กกล้าโมเนล เหล็กกล้าอินโคเนล
p>10	ใช้เหล็กฐานทองแดง Ni หรือเหล็กฐาน Ni

หมายเหตุ

• วัสดุของวาล์วควบคุมแรงดันหรือวาล์วควบคุมการไหลที่มีแรงดันใช้งานสูงกว่า 0.1MPa ควรเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมหรือโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบ หรือวัสดุทั้งสองข้างต้นรวมกัน

• วัสดุปิดผนึกและบรรจุภัณฑ์ของวาล์วควรทำจากโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนหรือวัสดุกราไฟต์ที่ยืดหยุ่นได้

โดยสรุป ในการออกแบบทางวิศวกรรมของเทคโนโลยีการทำให้เป็นแก๊สในสารละลายน้ำถ่านหิน ตามเงื่อนไขการออกแบบ ถ้าอุณหภูมิการออกแบบของตัวกลางออกซิเจนต่ำกว่า ความดันการออกแบบจะสูงขึ้น ความเร็วในการไหลเร็วขึ้น เป็นต้น ตามตารางที่ 1 , ตารางที่ 2, ตารางที่ 4, วัสดุท่อส่งออกซิเจนสามารถเลือกโลหะผสมนิกเกิลหรือโลหะผสมทองแดง ตามตารางที่ 5 ตัววาล์วควบคุมออกซิเจนสามารถใช้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักหรือโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบหลักได้ และวัสดุปลั๊กวาล์วสามารถใช้โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ Inconel 625 หรือโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบ Monel 500 ซึ่งหมายถึงวัสดุของตัวเครื่องและวาล์ว วัสดุปลั๊กมีทั้งโลหะผสมที่ทนการติดไฟ ในขณะนี้ ไม่มีการจำกัดความเร็วการไหลเมื่อตัวกลางออกซิเจนชนกับปลั๊กวาล์ว แม้ว่าจะมีอนุภาคติดอยู่ในออกซิเจน ก็จะไม่เกิดประกายไฟ และหลีกเลี่ยงแรงดันออกซิเจนและอัตราการไหลสูงที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัย

3. การเลือกตัววาล์วหลอมและตัววาล์วหล่อของวาล์วควบคุมออกซิเจนและข้อกำหนดการตรวจสอบการผลิต

3.1 การเลือกใช้ตัววาล์วหลอมและตัววาล์วหล่อสำหรับวาล์วควบคุมออกซิเจน

ในมาตรฐาน ASME B16.34-2013 Valves-flanged, Threaded, and Welding End กลุ่มวัสดุของโลหะผสมทองแดงและโลหะผสมนิกเกิลสำหรับตัววาล์ว:

ก. กลุ่มวัสดุโลหะผสมทองแดง 3.4, Forgings Spec. หมายเลข B564 เกรด N04400 คือ Monel 400 ไม่มีคำจำกัดความของการหล่อ

ข. กลุ่มวัสดุโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก Material Group3.8, Forgings Spec.No.B564, Grade N06625, Inconel 625, ไม่มีคำจำกัดความของการหล่อ

ค. สำหรับ Monel 05500 โลหะผสมทองแดง N500 ไม่มีการตีขึ้นรูปหรือการหล่อในวัสดุกลุ่มที่ 3

ง. ในข้อ 8.5.1 ของข้อกำหนด GB16912-2008 เมื่อวัสดุวาล์วออกซิเจนอยู่ภายใต้ความดัน p>10MPa โลหะผสมที่มีทองแดงและโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบจะได้รับอนุญาตให้ใช้ แต่ไม่ระบุกลุ่มวัสดุของโลหะผสมทองแดงและโลหะผสมนิกเกิล

ตามมาตรฐาน ASME B16.34-2013 ตัววาล์วหลอมและข้อบังคับวัสดุตัววาล์วหล่อสำหรับโลหะผสมทองแดงและวัสดุโลหะผสมนิกเกิลมีข้อบังคับสำหรับการปลอมเกรดวัสดุ แต่แทบไม่มีคำจำกัดความสำหรับเกรดวัสดุหล่อ มาตรฐาน DIN ของเยอรมันมีข้อกำหนดสำหรับการปลอมและการหล่อวัสดุโลหะผสมพิเศษ ดังนั้นเมื่อต้องการวัสดุโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบหลักหรือโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นวัสดุตัววาล์ว จึงแนะนำให้ใช้ตัววาล์วหลอมขึ้นรูป

3.2 คำแนะนำสำหรับข้อกำหนดการตรวจสอบการผลิตสำหรับวาล์วออกซิเจน

เนื่องจากความสำคัญของวาล์วควบคุมออกซิเจน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะการทำงานที่มีแรงดันสูง) ตาม ASME B16.34-2013 และประสบการณ์ด้านวิศวกรรมก่อนหน้านี้ เมื่อซื้อวาล์วควบคุมออกซิเจน เราขอแนะนำให้อ้างอิงถึงข้อกำหนดการตรวจสอบการผลิตวาล์วต่อไปนี้:

ก. ใช้วัสดุปลอมในการประมวลผลตัววาล์ว

หน้าแปลนและตัววาล์วควรหลอมรวมเข้าด้วยกัน ห้ามเชื่อมหน้าแปลนกับร่างกายโดยเด็ดขาด ในขณะเดียวกัน ตัววาล์วหลอมจะต้องผ่านการตรวจสอบด้วยอัลตราโซนิก (UT) 100% และการตรวจสอบการซึมผ่านของของเหลว (PT) 100%. การตรวจสอบและการยอมรับเป็นไปตามมาตรฐาน ASME B16.34-2013 และจัดทำรายงานการตรวจสอบทีละฉบับ

ข. ใช้วัสดุหล่อในการประมวลผลตัววาล์ว

หน้าแปลนและตัววาล์วควรหล่อแบบบูรณาการ และตัวหล่อจะต้องได้รับการตรวจสอบด้วยภาพรังสี 100% วิธีการตรวจสอบและการประเมินคุณภาพจะต้องเป็นไปตามมาตรฐาน ASME B16.34-2013 ผลการตรวจสอบควรเป็นไปตาม: รูพรุน (A) ไม่น้อยกว่าระดับ 2, คราบทรายปน (B) ไม่น้อยกว่าระดับ 2, โพรงการหดตัว (CA, CB, CC, CD) ไม่น้อยกว่าระดับ 2, รอยแตกที่ไม่ร้อน และ รอยแตกเย็น (D, E) ไม่มีการรวมและรูพรุน (F, G) และรายงานการตรวจสอบมีให้ทีละรายการ

4. คำแนะนำสำหรับการจับคู่วัสดุของตัววาล์วควบคุมออกซิเจนและปลั๊ก

โดยทั่วไป อุณหภูมิของแก๊สออกซิเจนที่ส่งจากหน่วยแยกอากาศในอุตสาหกรรมเคมีถ่านหินไปยังหน่วยแก๊สซิฟิเคชันของถ่านหินจะใกล้เคียงกับอุณหภูมิปกติ และวาล์วควบคุมที่ติดตั้งใกล้กับหัวเตาแก๊สซิไฟเออร์จะทำให้หัวเตาแก๊สซิไฟเออร์เย็นลง เหตุการณ์ของความล้มเหลว ปรากฏการณ์อุณหภูมิสูงในท้องถิ่นของท่อส่งออกซิเจน อุณหภูมิการออกแบบประมาณ 455 ℃ ในส่วนนี้ สำหรับการจับคู่วัสดุของตัววาล์วควบคุมออกซิเจนและแกนวาล์ว จะต้องพิจารณาความดันที่สามารถทนต่ออุณหภูมินี้และอิทธิพลของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุที่เลือกที่อุณหภูมิสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเฉลี่ยของโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบและวัสดุโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักที่อุณหภูมิต่างกันแสดงอยู่ในตารางที่ 6

ตารางที่ 6 ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเฉลี่ยของโลหะผสมทองแดงและวัสดุโลหะผสมนิกเกิล 1/℃

อุณหภูมิ/℃	โมเนล 500	โมเนล 400	อินโคเนล 600	อินโคเนล 625
100	1.37 x 10-5	1.42 x 10-5	1.33 x 10-5	1.28 x 10-5(93 ℃)
300	1.49 x 10-5	1.57 x 10-5	1.42 x 10-5	1.33 x 10-5(316 ℃)
500	1.57 x 10-5	1.63 x 10-5	1.49 x 10-5	1.40 x 10-5(538 ℃)
700	1.67 x 10-5	1.70 x 10-5	1.58 x 10-5	1.53 x 10-5(760 ℃)
900	-	1.77 x 10-5	1.64 x 10-5	1.62 x 10-5(927 ℃)

เมื่อเลือกตัววาล์วและปลั๊กวาล์วจากวัสดุโลหะผสมกลุ่มต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่มีอุณหภูมิสูง เราต้องให้ความสนใจกับการจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุ จากการเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบหลักและโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักในตารางที่ 6 ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโลหะที่ 100°C และ 500°C มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ดังนั้น สำหรับการทำงานของวาล์วควบคุมออกซิเจนที่หัวเผาของตัวแก๊สซิไฟเออร์ ขอแนะนำให้ใช้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุปลั๊กวาล์วที่มีขนาดเล็กกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของตัววาล์ว เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ปลั๊กวาล์วติดอยู่กับตัววาล์วข้างใต้ สภาพอุณหภูมิสูง

จากข้อมูลข้างต้นและประสบการณ์โครงการวิศวกรรมที่หลากหลาย การเลือกวัสดุวาล์วออกซิเจนควรคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นอันดับแรก จากนั้นตามด้วยความแข็งแรงและความประหยัด แนะนำให้ใช้วัสดุตัววาล์วเหมือนกับวัสดุท่อ

● ตามตารางที่ 2 และตารางที่ 5 เมื่อ p<10MPa หรืออัตราการไหลน้อยกว่า 4.5M/s ให้ใช้ตัววาล์ว 316SS และปลั๊กวาล์ว Inconel 625

● ตามตารางที่ 4-6 เมื่อ p<6.90MPa ให้ใช้ตัววาล์ว Inconel 600 และปลั๊กวาล์ว Inconel 625 หรือใช้ตัววาล์ว Monel 400 และปลั๊กวาล์ว Inconel 625 เมื่อ p<8.61MPa ให้ใช้ตัววาล์ว Monel 400 และปลั๊กวาล์ว Inconel 600 เมื่อ p<20.68MPa ให้ใช้ตัววาล์ว Monel 400 และปลั๊กวาล์ว Monel 500

เหล็กกล้าไร้สนิมจะไม่เกิดสนิมง่าย โลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบและโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักจะไม่ติดไฟเมื่อเกิดการเสียดสีของออกซิเจน มีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟและมีความปลอดภัยสูง

5. ความสนใจในการออกแบบทางวิศวกรรมและการประยุกต์ใช้วาล์วออกซิเจน

ในระหว่างการก่อสร้าง การใช้งาน และการบำรุงรักษาวาล์วควบคุมออกซิเจน ประเด็นต่อไปนี้ควรระมัดระวังมากขึ้น:

ก. ท่อส่งออกซิเจนหลังการก่อสร้างและบำรุงรักษาควรสะอาดและปราศจากเศษขยะก่อนการถ่ายเทออกซิเจน และควรทำความสะอาดตัวกรองออกซิเจนเป็นประจำ

ข. หลังจากติดตั้ง ท่อส่งออกซิเจน ยกเครื่อง หรือใช้งานหลังจากหยุดทำงานเป็นเวลานาน ควรกำจัดความชื้น ตะไบเหล็ก และเศษขยะที่เหลืออยู่ในท่อด้วยอากาศแห้งที่ปราศจากน้ำมัน หรือเป่าไนโตรเจนออกจนกว่าจะหมด ตะไบเหล็ก ฝุ่น และสิ่งสกปรกอื่นๆ ความเร็วในการกำจัดไม่ควรน้อยกว่า 20m/s และความเร็วการไหลของท่อออกซิเจนที่ออกแบบไว้ ห้ามใช้ออกซิเจนในการล้างท่อโดยเด็ดขาด.

ค. ตรวจสอบรอยรั่วที่หน้าแปลนของวาล์วออกซิเจนอย่างสม่ำเสมอ

ง. ท่อส่งออกซิเจนและวาล์วจำเป็นต้องปราศจากน้ำมันและการบำบัดคราบไขมัน

อี ผู้ปฏิบัติงานด้านการผลิตจำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมด้านความปลอดภัยอย่างสม่ำเสมอ

ควรให้ความสนใจประเด็นต่อไปนี้ในการออกแบบวาล์วควบคุมออกซิเจน:

• ห้ามมิให้ใช้วาล์วประตูในการออกแบบโอกาสออกซิเจนโดยเด็ดขาด

• วาล์วควบคุมออกซิเจนต้องใช้โลหะกับที่นั่งโลหะ และระดับการรั่วไหลของวาล์วจะต้องสูงกว่าระดับ ANSI V
• ตัววาล์ว ก้าน วัสดุบรรจุภัณฑ์ ฯลฯ สามารถดำเนินการได้ตามข้อบังคับ

• กลุ่มวาล์วควบคุมออกซิเจนควรติดตั้งห้องวาล์วอิสระหรือไฟร์วอลล์ และควรยืดก้านวาล์วแบบแมนนวลออกจากไฟร์วอลล์เพื่อการทำงาน หากไม่ได้ตั้งค่าไฟร์วอลล์ห้องวาล์วแยกต่างหาก ท่อที่ทำจากโลหะผสมทองแดง Monel หรือโลหะผสมนิกเกิล Inconel ควรใช้ภายในช่วง 8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กน้อยของท่อวาล์วควบคุมก่อนและหลังวาล์วควบคุมออกซิเจน
• สำหรับแรงดันออกซิเจน p>1.0MPa และเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ D≥150MM ควรใช้วาล์วควบคุมลมสำหรับการทำงานระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุ

ติดต่อเรา

หากคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับวาล์วออกซิเจน โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อตัวแทนขายเพื่อให้บริการคุณ