Der ventiler brukes: Overalt!

Ventiler finnes omtrent overalt i dag: i hjemmene våre, under gaten, i næringsbygg og på tusenvis av steder i kraft- og vannverk, papirfabrikker, raffinerier, kjemiske anlegg og andre industri- og infrastrukturanlegg.

Ventilindustrien er virkelig bredskuldret, med segmenter som varierer fra vanndistribusjon til kjernekraft til oppstrøms og nedstrøms olje og gass. Hver av disse sluttbrukerindustriene bruker noen grunnleggende typer ventiler; detaljene for konstruksjon og materialer er imidlertid ofte svært forskjellige. Her er et utvalg:

VANNVERK

I vanndistribusjonsverdenen er trykket nesten alltid relativt lavt og temperaturene omgivelsestemperaturer. Disse to bruksområder tillater en rekke ventildesignelementer som ikke finnes på mer utfordrende utstyr, som for eksempel høytemperaturdampventiler. Omgivelsestemperaturen for vannforsyning tillater bruk av elastomerer og gummipakninger som ikke er egnet andre steder. Disse myke materialene gjør at vannventiler kan utstyres for å tette drypp tett.

En annen faktor å ta hensyn til når det gjelder vannventiler er valg av konstruksjonsmaterialer. Støpejern og duktilt jern brukes mye i vannsystemer, spesielt i rør med stor utvendig diameter. Svært små rør kan håndteres ganske bra med ventilmaterialer i bronse.

Trykket som de fleste vannverksventiler ser er vanligvis godt under 200 psi. Dette betyr at tykkere vegger for høyere trykk ikke er nødvendig. Når det er sagt, finnes det tilfeller der vannventiler er bygget for å håndtere høyere trykk, opptil rundt 300 psi. Disse bruksområdene er vanligvis på lange akvedukter nær trykkkilden. Noen ganger finnes også høyere trykksvannventiler på de høyeste trykkpunktene i en høy demning.

Den amerikanske vannverksforeningen (AWWA) har utstedt spesifikasjoner som dekker mange forskjellige typer ventiler og aktuatorer som brukes i vannverksapplikasjoner.

AVLØPSVANN

Baksiden av ferskt drikkevann som går inn i et anlegg eller en struktur er avløpsvannet eller kloakkens utløp. Disse rørene samler opp all avløpsvæske og faste stoffer og leder dem til et renseanlegg. Disse renseanleggene har mange lavtrykksrør og ventiler for å utføre sitt «skitne arbeid». Kravene til avløpsventiler er i mange tilfeller mye lempeligere enn kravene til rentvannstjenester. Jernport- og tilbakeslagsventiler er de mest populære valgene for denne typen tjenester. Standardventiler i denne tjenesten er bygget i samsvar med AWWA-spesifikasjoner.

KRAFTINDUSTRIEN

Mesteparten av den elektriske kraften som genereres i USA genereres i dampanlegg som bruker fossilt brensel og høyhastighetsturbiner. Å fjerne lokket på et moderne kraftverk ville gi et bilde av rørsystemer med høyt trykk og høy temperatur. Disse hovedledningene er de mest kritiske i dampkraftproduksjonsprosessen.

Sluseventiler er fortsatt et hovedvalg for kraftverks av/på-applikasjoner, selv om Y-mønster-kuleventiler for spesielle formål også finnes. Høytytende kuleventiler for kritiske tjenester blir stadig mer populære hos noen kraftverksdesignere og gjør inntog i denne en gang lineærventildominerte verdenen.

Metallurgi er kritisk for ventiler i kraftapplikasjoner, spesielt de som opererer i superkritiske eller ultrasuperkritiske driftsområder for trykk og temperatur. F91, F92, C12A, sammen med flere Inconel- og rustfritt stållegeringer, brukes ofte i dagens kraftverk. Trykklasser inkluderer 1500, 2500 og i noen tilfeller 4500. Den modulerende naturen til toppkraftverk (de som bare opererer etter behov) legger også stor belastning på ventiler og rør, noe som krever robuste design for å håndtere den ekstreme kombinasjonen av sykling, temperatur og trykk.

I tillegg til hoveddampventilene er kraftverk lastet med tilleggsrørledninger, befolket av et utall av sluse-, kule-, tilbakeslags-, butterfly- og kuleventiler.

Kjernekraftverk opererer etter samme prinsipp for damp/høyhastighetsturbin. Hovedforskjellen er at i et kjernekraftverk produseres dampen av varme fra fisjonsprosessen. Ventiler i kjernekraftverk ligner på sine fossildrevne slektninger, bortsett fra deres stamtavle og det ekstra kravet om absolutt pålitelighet. Atomventiler er produsert etter ekstremt høye standarder, med kvalifikasjons- og inspeksjonsdokumentasjon på hundrevis av sider.

OLJE- OG GASSPRODUKSJON

Olje- og gassbrønner og produksjonsanlegg bruker ventiler i stor grad, inkludert mange kraftige ventiler. Selv om det ikke lenger er sannsynlig at oljestøt spyr hundrevis av meter opp i luften, illustrerer bildet det potensielle trykket fra underjordisk olje og gass. Dette er grunnen til at brønnhoder eller juletrær plasseres på toppen av en brønns lange rørstreng. Disse enhetene, med sin kombinasjon av ventiler og spesielle beslag, er designet for å håndtere trykk på opptil 10 000 psi. Selv om det sjelden finnes på brønner gravd på land i disse dager, finnes de ekstreme høye trykkene ofte på dype offshore-brønner.

Utforming av brønnhodeutstyr er dekket av API-spesifikasjoner som 6A, Spesifikasjon for brønnhode- og juletreutstyr. Ventilene som er dekket i 6A er konstruert for ekstremt høyt trykk, men moderate temperaturer. De fleste juletrær inneholder sluseventiler og spesielle kuleventiler kalt choker. Chokene brukes til å regulere strømningen fra brønnen.

I tillegg til selve brønnhodene, er det mange tilleggsanlegg som befolker et olje- eller gassfelt. Prosessutstyr for forbehandling av oljen eller gassen krever en rekke ventiler. Disse ventilene er vanligvis laget av karbonstål som er klassifisert for lavere klasser.

Av og til finnes det en svært korrosiv væske – hydrogensulfid – i råoljestrømmen. Dette materialet, også kalt surgass, kan være dødelig. For å takle utfordringene med surgass må spesielle materialer eller materialbehandlingsteknikker i samsvar med NACE International-spesifikasjonen MR0175 følges.

OFFSHORE-INDUSTRIEN

Rørsystemene for offshore oljerigger og produksjonsanlegg inneholder en rekke ventiler bygget etter mange forskjellige spesifikasjoner for å håndtere det brede spekteret av utfordringer knyttet til strømningskontroll. Disse anleggene inneholder også diverse kontrollsystemsløyfer og trykkavlastningsenheter.

For oljeproduksjonsanlegg er arteriehjertet selve rørsystemet for olje- eller gassutvinning. Selv om det ikke alltid er på selve plattformen, bruker mange produksjonssystemer juletrær og rørsystemer som opererer på ugjestmilde dyp på 10 000 fot eller mer. Dette produksjonsutstyret er bygget i henhold til mange strenge standarder fra American Petroleum Institute (API) og refereres til i flere anbefalte fremgangsmåter (RP-er) fra API.

På de fleste store oljeplattformer brukes det tilleggsprosesser på råvæsken som kommer fra brønnhodet. Disse inkluderer separering av vann fra hydrokarbonene og separering av gass og naturgassvæsker fra væskestrømmen. Disse rørsystemene etter juletreet er vanligvis bygget i henhold til American Society of Mechanical Engineers B31.3-rørforskrifter, med ventiler designet i samsvar med API-ventilspesifikasjoner som API 594, API 600, API 602, API 608 og API 609.

Noen av disse systemene kan også inneholde API 6D sluse-, kule- og tilbakeslagsventiler. Siden eventuelle rørledninger på plattformen eller boreskipet er interne i anlegget, gjelder ikke de strenge kravene for bruk av API 6D-ventiler for rørledninger. Selv om flere ventiltyper brukes i disse rørsystemene, er kuleventilen den foretrukne ventiltypen.

RØRLEDNINGER

Selv om de fleste rørledninger er skjult for syne, er deres tilstedeværelse vanligvis tydelig. Små skilt som sier «petroleumsrørledning» er en åpenbar indikator på tilstedeværelsen av underjordiske transportrør. Disse rørledningene er utstyrt med mange viktige ventiler langs hele lengden. Nødavstengningsventiler for rørledninger finnes med intervaller som spesifisert i standarder, forskrifter og lover. Disse ventilene tjener den viktige funksjonen å isolere en del av en rørledning i tilfelle lekkasje eller når vedlikehold er nødvendig.

Spredt langs en rørledningstrase finner man også anlegg der ledningen stikker ut av bakken og det er tilgjengelig tilgang til ledningen. Disse stasjonene huser «pig»-utsettingsutstyr, som består av innretninger som settes inn i rørledningene enten for å inspisere eller rengjøre ledningen. Disse piggutsettingsstasjonene inneholder vanligvis flere ventiler, enten av sluse- eller kuletypen. Alle ventilene på et rørledningssystem må ha full port (full åpning) for å tillate passasje av pigger.

Rørledninger trenger også energi for å bekjempe friksjonen i rørledningen og opprettholde trykket og flyten i ledningen. Kompressor- eller pumpestasjoner som ser ut som små versjoner av et prosessanlegg uten de høye sprekktårnene, brukes. Disse stasjonene huser dusinvis av sluse-, kule- og tilbakeslagsventiler i rørledningen.

Selve rørledningene er utformet i samsvar med ulike standarder og koder, mens rørledningsventiler følger API 6D rørledningsventiler.

Det finnes også mindre rørledninger som fører inn i hus og næringsbygg. Disse ledningene forsyner vann og gass og er beskyttet av avstengningsventiler.

Store kommuner, spesielt i den nordlige delen av USA, leverer damp til oppvarmingsbehovene til kommersielle kunder. Disse dampforsyningslinjene er utstyrt med en rekke ventiler for å kontrollere og regulere dampforsyningen. Selv om væsken er damp, er trykket og temperaturene lavere enn de som finnes i dampgenerering fra kraftverk. En rekke ventiltyper brukes i denne tjenesten, selv om den ærverdige pluggventilen fortsatt er et populært valg.

RAFFINERI OG PETROKJEMI

Raffineriventiler står for mer industriell ventilbruk enn noe annet ventilsegment. Raffinerier er hjemsted for både korrosive væsker og i noen tilfeller høye temperaturer.

Disse faktorene dikterer hvordan ventiler bygges i samsvar med API-ventildesignspesifikasjoner som API 600 (sluseventiler), API 608 (kuleventiler) og API 594 (tilbakeslagsventiler). På grunn av den tøffe driften mange av disse ventilene utsettes for, er det ofte behov for ekstra korrosjonsmotstand. Denne motstanden manifesteres gjennom større veggtykkelser som er spesifisert i API-designdokumentene.

Så å si alle større ventiltyper finnes i overflod i et typisk stort raffineri. Den allestedsnærværende sluseventilen er fortsatt kongen av haugen med den største populasjonen, men kvartsvingeventiler tar en stadig større del av markedsandelen deres. Kvartsvingeproduktene som gjør vellykkede inntog i denne bransjen (som også en gang var dominert av lineære produkter) inkluderer høyytelses trippeloffset-snurreventiler og metallsete-kuleventiler.

Standard sluseventiler, kuleventiler og tilbakeslagsventiler finnes fortsatt i massevis, og på grunn av den solide designen og den økonomiske produksjonen vil de ikke forsvinne med det første.

Trykkklassifiseringer for raffineriventiler spenner fra klasse 150 til klasse 1500, med klasse 300 som den mest populære.

Uformede karbonstål, som klasse WCB (støpt) og A-105 (smidd), er de mest populære materialene som er spesifisert og brukt i ventiler for raffineritjenester. Mange raffineringsprosessapplikasjoner presser de øvre temperaturgrensene for uformede karbonstål, og høyere temperaturlegeringer er spesifisert for disse bruksområdene. De mest populære av disse er krom/moly-stål som 1-1/4 % Cr, 2-1/4 % Cr, 5 % Cr og 9 % Cr. Rustfritt stål og høynikkellegeringer brukes også i noen spesielt tøffe raffineringsprosesser.