Ми покладаємось на клапани, щоб зупинити та закрити потік середовищ у різних формах: твердих тіл, рідин і газів. Витік твердих речовин або рідин відносно легко помітити, але витік газу не можна виявити неозброєним оком.
За допомогою тестування ми дізнаємося про нездатність клапана достатньою мірою зупинити витік газів. Маючи ці знання, ми можемо покращити наші процеси, оновивши проблемні клапани.
Важливість організацій стандартів тестування
Стандарти якості для випробувань арматури та сальника встановлюються такими галузевими організаціями, як ANSI, API, ISO, MESC і TA-LUFT.
Сьогодні ми зосередимося на стандартах перевірки тиску API. Американський інститут нафти (API) було засновано в 1919 році після Першої світової війни. Війна підвищила обізнаність про життєво важливу роль, яку відіграє нафтова промисловість у Сполучених Штатах, тому API було створено для підтримки та забезпечення внутрішнього видобутку нафти та газу. Понад 700 стандартів API були запроваджені для сприяння ефективності, стійкості та безпеки як для операцій, так і для навколишнього середовища.
3 типи тестування клапанів API
API 622– Випробовує ущільнення технологічного клапана на рівень неконтрольованих викидів.
API 624– Випробовує клапани з підйомним штоком, обладнані графітовим ущільненням, на наявність неконтрольованих викидів.
API 641– Випробовує чвертьобертові клапани на рівень неконтрольованих викидів.
Оскільки API 622 є першим у серії вбудованих стандартів на клапани з низьким рівнем викидів та сальники, ми розглянемо це сьогодні. Для клапанів, випробуваних за API 641, ущільнення спочатку має відповідати випробуванню API 622. Крім того, для ущільнення, яке використовується у випробуванні API 624, клапан спочатку має бути випробувано за API 622.
Навіщо потрібні тести на неконтрольовані викиди?
Залежно від того, що витікає, неконтрольовані викиди можуть коштувати дорого. Викиди метану викликають занепокоєння, оскільки цей газ легкозаймистий, вважається шкідливим для навколишнього середовища та є товаром. Не тільки неконтрольований викид метану є проблемою для навколишнього середовища, але й фінансовими втратами через просочування цінного метану або стягненням дорогих державних штрафів.
Оскільки клапани спричиняють понад 50% неконтрольованих викидів, вони є основним предметом тестування. За оцінками Ради захисту природних ресурсів, моніторинг витоків і ремонт потенційно можуть спричинити 18% скорочення викидів метану. Коли робота заводу вимагає моніторингу неконтрольованих викидів, LDAR (виявлення витоку та ремонт) зазвичай є частиною щомісячного протоколу тестування.
Доброю новиною є те, що зі збільшенням виробництва природного газу викиди від цього виробництва продовжують зменшуватися. Ці покращення є результатом добровільних дій, дотримання правил або обох. Удосконалення технологій разом із удосконаленим тестуванням – це те, як ми продовжуємо зменшувати неконтрольовані викиди.
Тест продуктивності API 622
API 622 має три ітерації. Перший був створений у 2006 році, другий у 2011 році, а останній у 2018 році.
Це останнє видання додатково обмежує витік викидів, знижуючи кількість до 100 частин на мільйон об’ємних (ppmv), а також усуває можливість регулювання болта сальника. На додаток до упаковки 1/4-дюйм (як частина попередніх тестових версій), третє видання передбачає випробування зразка упаковки 1/8-дюйма. Це вирішує проблему з попередніми ітераціями тестів.
API 622 — це, по суті, тест продуктивності. Далі пояснюється слабкі сторони, на наявність яких перевіряються тести клапанів.
Неконтрольовані викиди
З метою виявлення витоку тест на неконтрольовані викиди для API 622 не є тестом на проходження/непроходження. Це 6-денний стрес-тест, щоб побачити, скільки термічних циклів може пройти клапан, перш ніж викиди перевищать певний поріг (раніше 500 частин на мільйон, а тепер 100 частин на мільйон).
Тестування – це 6-денний процес, який становить 1500 циклів. Оскільки для цього випробування використовується газ метан, найкраще проводити цю процедуру на відкритому повітрі. Щодня клапан випробовується при 150 циклах при температурі навколишнього середовища, а потім протягом ще 150 циклів при 500 градусах F. Компоненти охолоджуються протягом ночі для наступного дня тестування. Якщо на п’ятий день клапан витримає, його остаточне випробування відбудеться на шостий день із збільшенням температури навколишнього середовища на 10.
Щоб цей тест був успішним, витік не може перевищувати 100 частин на мільйон і, на відміну від попередніх версій цього тесту, сальник не можна відрегулювати для виправлення витоку.
Випробування на корозію
Як і тест на неконтрольовані викиди, це також не є оцінкою «пройшов/не пройшов». Він відстежує наявність ямок у металі, щоб спостерігати, наскільки добре набивка прилипає до штока. Він також оцінює загальну якість упаковки.
Це випробування металу передбачає замочування та стиснення упаковки 30,000 мегапаскалів. Потім цю упаковку обертають навколо металу. Різні штоки клапанів можна перевірити відповідно до різних металів.
Матеріальне здоров'я
На відміну від випробувань на неконтрольовані викиди та корозійне випробування, випробування на здоров’я матеріалу є «пройшов/не пройшов». Він перевіряє властивості матеріалу упаковки, включаючи вміст мастила, вміст політетрафторетилену, хімічне вилуговування, а також вагу та щільність.
Для цього компонента тестування стандарти клапанів не відповідають, якщо:
Графітова фольга втрачає понад 15% своєї ваги при температурі 1000 градусів F
Сортована упаковка втрачає більше 50% своєї ваги.
Отримання сертифіката API є складним і ретельним процесом, але це дає нам у галузі спокій, що клапани, які ми використовуємо, ефективні для мінімізації неконтрольованих викидів.