Problemas comunes con las válvulas de compuerta

Las válvulas de compuerta se utilizan para cierre{0}}completamente abierto o completamente cerrado en tuberías industriales. Sin embargo, en el funcionamiento real, varias fallas típicas ocurren repetidamente debido a un diseño, selección de materiales u operación inadecuados. Comprender el mecanismo de estos problemas es útil para la selección y el mantenimiento.

1. Fugas en el asiento

Las válvulas de compuerta logran el cierre-mediante el contacto entre el disco de compuerta y las superficies de sellado del asiento. Cuando el medio contiene partículas duras (como escoria de soldadura, óxido) sin una purga suficiente, las partículas pueden quedar atrapadas entre las superficies de sellado, lo que resulta en un cierre incompleto. Según la prueba estándar API 598, para válvulas de compuerta con asiento metálico-con un diámetro nominal superior a DN50, la tasa de fuga de líquido permitida no debe exceder 0,0005 ml/(min·pulgada·psi).

En condiciones de trabajo reales, si el espesor de la aleación de revestimiento duro (como STL6) en la superficie de sellado es desigual (grosor ideal mayor o igual a 3 mm), o la planitud después del pulido excede los 0,02 mm/m, la tasa de fuga aumentará más de 10 veces.

2. Agarrotamiento del disco de la válvula de compuerta

Si la desviación coincidente entre el ángulo de cuña de unválvula de compuerta de cuña(generalmente 5 grados ±0,5 grados) y la ranura de cuña del cuerpo de la válvula excede ±15′, el disco de la compuerta puede acuñarse cuando la válvula está cerrada a la posición inferior. Un escenario común es que después de que las tuberías de alta-temperatura se enfríen, la contracción del cuerpo de la válvula es mayor que la del disco de la compuerta (debido a diferentes coeficientes de expansión lineal de los materiales; por ejemplo, el coeficiente del acero fundido WCB es 12,2×10⁻⁶/grado , mientras que el del acero inoxidable CF8M es 16,5 × 10⁻⁶/grado), lo que produce un ajuste de interferencia. El par de operación manual debe aumentarse de 3 a 5 veces el valor normal (valor normal: 200 a 400 N·m). La operación forzada puede romper la rosca trapezoidal del vástago.

3. Fallo en la elevación del vástago y fuga del vástago

En entornos húmedos o que contienen cloruro- (como plantas químicas costeras), la sección roscada del vástago de una válvula de compuerta de vástago ascendente es propensa a sufrir corrosión por picaduras. Los datos muestran que cuando la concentración ambiental de iones de cloruro excede las 200 ppm y la temperatura es superior a 60 grados, el tiempo de inicio de grietas de los vástagos de acero inoxidable 304 se puede acortar a 6 meses.

En el prensaestopas se utilizan anillos de grafito flexibles (densidad 1,2–1,4 g/cm³). Si la precarga de los pernos del prensaestopas es desigual (desviación superior a ±20%), el medio puede filtrarse a lo largo del vástago. Según los requisitos de prueba API 624, la tasa de fuga de compuestos orgánicos volátiles (COV) debe ser inferior a 100 ppm (equivalente a metano).

4. Unión térmica

In high-temperature conditions (such as steam pipelines with temperature >400 grados), después de que la válvula se abre completamente, el disco de compuerta sube a la cavidad superior. Cuando el sistema se enfría, el vástago y el disco de compuerta en la cavidad superior se contraen de forma asincrónica y el disco de compuerta puede caer sobre el hombro del conducto del cuerpo de la válvula, provocando un "bloqueo térmico".

Por ejemplo, la válvula de compuerta de vapor principal (Clase 2500, DN200) de la central eléctrica de Zhangjiang tenía una caída del disco de compuerta de 4 mm después de 8 horas de parada, lo que provocaba que el vástago se doblara durante el reinicio. Las soluciones incluyen adoptar un diseño de disco de compuerta paralelo con ranuras elásticas o controlar la holgura en frío entre 0,5 y 1,2 mm.

5. Atrapamiento corporal y sobrepresión de la cavidad

Cuando una válvula de compuerta se cierra en ambos lados y la cavidad central está completamente llena con un medio líquido (agua, hidrocarburos líquidos, etc.), un aumento en la temperatura ambiente (por ejemplo, la temperatura de la tubería aumenta de 20 grados a 50 grados debido a la luz solar directa) provoca la expansión del volumen del líquido y la presión puede aumentar a más de 2,5 veces la presión de diseño. (De acuerdo con el coeficiente de expansión del volumen del líquido =0.0005/grado, incremento de presión ΔP= ·ΔT/, donde es el coeficiente de compresión de la tubería; el ΔP≈14 MPa calculado). Esto puede levantar la válvula de alivio o dañar el cuerpo de la válvula. API 6D requiere estructuras de alivio de presión de cavidad (como compuertas perforadas o válvulas de alivio de presión externas) para válvulas de compuerta selladas bi-direccionales.

Resumen

Los problemas comunes de las válvulas de compuerta se centran en daños en la superficie de sellado, agarrotamiento de componentes móviles, fugas en el empaque y tensión anormal causada por factores térmicos o de presión. Durante la selección, se recomienda verificar la limpieza media, el rango del ciclo de temperatura y consultar el emparejamiento de materiales y las especificaciones de prueba en las normas API 600 o ISO 10434. Pruebas periódicas de sello de aire de baja-presión (de acuerdo con MSS SP-61, presión de 0,5 a 0,7 MPa, mantenimiento de presión durante 60 segundos sin burbujas fugas) pueden detectar peligros ocultos de antemano.