Válvula de acondicionamiento

Fractura del intername de una válvula de acondicionamiento de vapor en la estación de desobrecalentamiento de una central eléctrica.

La planta pertenece a una gran industria integrada de pasta y papel con su propia central térmica y sistema de vapor de alta presión. La válvula de desobrecalentamiento maneja la regulación de derivación desde el colector de vapor de alta presión al de presión media. Tras un período de operación, el intername de la válvula mostró fractura por fatiga — no un accidente aleatorio, no una elección incorrecta de material, sino las propias condiciones de operación empujando los componentes centrales dentro de la cavidad de la válvula al punto de ruptura. Exponemos las condiciones reales de esta válvula antes de entrar en teoría. La entrada de vapor supera ligeramente los 6 MPa, 454°C. La salida cae a aproximadamente 1 MPa, temperatura objetivo inferior a 200°C. Flujo de vapor 100 toneladas por hora, inyección de agua de desobrecalentamiento 20 toneladas por hora. La reducción de presión se basa en placas de orificio multietapa que reducen paso a paso. La reducción de temperatura se basa en la atomización por inyección de agua que reduce el vapor sobrecalentado.

¿Los números por sí solos no parecen tan malos? Piense dentro de la cavidad de la válvula. El vapor de alta presión pasa por la camisa de primera etapa, 30-40% de caída de presión, luego entra en cilindros perforados para la división secundaria del flujo. Mientras tanto, el agua de enfriamiento golpea desde la boquilla — niebla de agua de 85°C chocando contra vapor de 450°C. Eso es templado. No una vez, cada ciclo de accionamiento de la válvula es un templado. Durante paradas o cambios de carga, la válvula se cierra, la inyección se detiene, la temperatura de la cavidad sube lentamente de nuevo al rango de alta temperatura — eso es un recocido. Siguiente apertura de válvula, templado de nuevo. El metal que cicla a través del estrés térmico de cambio de fase acumula fatiga en los límites de grano mucho más rápido de lo que estiman las condiciones normales. Es el mismo mecanismo que un martillo de forja golpeando repetidamente el mismo punto — excepto que el "martillo" es vapor y agua de enfriamiento.

La superficie de fractura revela más que el análisis teórico. No es una fractura por impacto de un solo golpe con bordes ásperos — es una fractura clásica por fatiga: zona de iniciación de grieta, zona de propagación estable, zona de fractura instantánea. Tres etapas distintas visibles. El origen de la grieta en la superficie del intername cerca de la boquilla de desobrecalentamiento, exactamente donde la alternancia frío-calor es más intensa. El intername desmontado da una imagen más clara del estado general. 410SS con revestimiento Alloy #6 en el tapón, camisa de control A565 Gr.616HT nitrurada por iones, anillo de asiento CA15 con Alloy #6 — la especificación de material no es débil. Pero el diseño original de inyección convirtió estos componentes centrales en la primera superficie que soporta todo el impacto del ciclo térmico. El agua de enfriamiento entra por el área del vástago hacia la cavidad de la válvula, atomizando mediante boquilla interna en la sección de salida. La eficiencia de desobrecalentamiento es efectivamente alta, la distancia de evaporación corta. El costo es que el intername soporta el templado por usted. El tiempo suficiente, se rompe. No es un problema de material. Es una disposición estructural que hace que los componentes críticos soporten un choque térmico cíclico que no deberían tener que soportar. Por lo tanto, nuestro enfoque de retrofit se reduce a una sola cosa — separar la reducción de presión de la reducción de temperatura. El agua de enfriamiento ya no entra en la cavidad de la válvula a través del vástago para atomización interna. En su lugar, se dirige desde el área del vástago directamente a una boquilla de pulverización montada externamente en la tubería de salida. La función de desobrecalentamiento pasa de integrada en la válvula a externa en la tubería. El cambio no es grande. El beneficio es real. El intername solo soporta la caída gradual de temperatura por la reducción de presión del vapor, sin estar sometido al choque de templado del agua de enfriamiento inyectada. El estrés del ciclo térmico cambia del modo de templado repetido al modo de variación térmica normal. La vida a la fatiga mejora fundamentalmente. La boquilla de pulverización en la tubería de salida es un componente independiente — si falla, se reemplaza por separado, sin necesidad de desmontar el cuerpo de la válvula ni reemplazar el conjunto del intername. El intername sin la tortura del ciclo térmico simplemente dura más.

Válvula de acondicionamiento de vapor, válvula de desobrecalentamiento, válvula de derivación, válvula de derivación de turbina — diferentes nombres en la industria, misma lógica operativa central: reducción de vapor de alta presión más desobrecalentamiento por inyección de agua. Mientras el agua de enfriamiento se mezcle directamente con el vapor dentro de la cavidad de la válvula, el intername soporta el templado. El tiempo suficiente, se rompe. Separe la reducción de presión de la reducción de temperatura. Deje que el intername maneje solo la reducción de presión. Deje que la pulverización en la tubería de salida maneje el desobrecalentamiento. Pequeño cambio, pero elimina la causa raíz de la fractura repetida del intername inducida por templado. Si su proyecto encuentra fractura del intername bajo condiciones de operación similares, o desea evitar este riesgo durante la selección de válvulas nuevas, contáctenos para soluciones de retrofit específicas. Este artículo es contenido técnico original. La copia o reproducción no autorizada está estrictamente prohibida. FLOWKS® Control Valves Palabras clave: Multi-stage pressure reducing control valve | Steam conditioning control valve | Pressure seal gate valve | FLOWKS control valve