그림 1 그림 2
그림 3
그림 4
증기압 아래의 글로브 밸브에있는 액체 서비스의 상당한 압력 강하로 인해 증기 프레스가 액체에서 빠져 나옵니다. 거품은 압력을 회복하고 붕괴되어 압력파를 생성합니다. 결과적으로, 압력파는 지구 밸브의 시트, 플러그 및 몸체를 손상시킬 수 있습니다. 캐비테이션은 트림 (시트 및 플러그), 몸체 및 하류 배관에서 불규칙한 구덩이와 침식을 생성 할 수 있습니다. 그림 2는 글로브 밸브의 플러그에서 부식 손상과 매우 유사한 작은 구덩이 형태의 캐비테이션 손상을 보여줍니다.
캐비테이션은 부식과 침식 외에도 다른 부정적인 영향을 미칩니다.
- 시끄러운 소음
- 강한 진동
- 증기 형성으로 인한 유동 질식
- 유체 특성 변경
- 공장 가동 중단
캐비테이션 심각도 측정
캐비테이션 심각도는 다음 공식을 통해 계산되는 캐비티 지수를 통해 측정됩니다.
캐비티 인덱스 값에 기초한 밸브에 대한 캐비테이션의 심각도 및 확장은 표 1에 제시되어 있다.
그림 3은 볼, 버터플라이 및 플러그 밸브를 포함한 쿼터 턴 밸브에 대한 유량 테스트 및 캐비테이션 계수 개발 결과를 보여줍니다.
캐비테이션 위험은 캐비테이션 지수에 의존 할뿐만 아니라 밸브의 개방 비율에 의해 영향을받습니다. 사실, 밸브의 개방이 적을수록 캐비테이션의 가능성이 높아집니다. 캐비테이션에 영향을 미치는 다른 매개 변수가 있습니다.
- 밸브 크기 : 밸브의 크기가 클수록 캐비테이션의 위험이 증가합니다.
- 압력 등급: 더 높은 압력 등급의 밸브는 압력 강하 및 캐비테이션 위험이 더 높을 수 있습니다.
- 재질 : 22Cr 듀플렉스와 같은 더 단단한 재료는 오스테 나이트 계 스테인레스 스틸과 같은 부드러운 재료 선택에 비해 캐비테이션의 위험이 적습니다. 또한 솔리드 또는 오버레이의 한 형태인 스텔라이트 6(UNS R30006) 또는 스텔라이트 21과 같은 하드 트림 재료와 UNS S41000 또는 415000과 같은 13Cr 마르텐사이트계 스테인리스강은 캐비테이션에 대한 저항력이 더 높습니다.
- 누출: 밸브가 닫힐 때 밸브 시트에서 누출되면 캐비테이션 위험이 증가합니다.
- 흐름 체계: 난류 및 높은 유속은 캐비테이션 위험을 증가시킵니다.
- 트림 설계: 예를 들어, 다단계 트림 설계는 한 단계에서 높은 압력 강하를 방지하기 위해 두 개 이상의 단계에서 압력 강하를 생성합니다. 다단 트림 디자인의 또 다른 장점은 시트 및 플러그 씰링 영역에서 높은 압력 강하가 있다는 것입니다.
제안된 솔루션
캐비테이션을 피하기 위해 여러 가지 접근법이 있습니다. 여기에는 밸브를 변경하고 글로브 밸브 선택을 줄이는 것이 포함됩니다. 다른 솔루션은 더 견고한 직선 패턴 글로브 밸브의 선택을 다룹니다.
새로운 표준
2013년에 출시된 미국 석유 연구소(API) 623 표준 초판에는 누출, 진동 및 캐비테이션을 방지하기 위한 글로브 밸브에 대한 요구 사항이 포함되어 있습니다. API 623 표준은 시트와 플러그 및 가이드 디스크 모두에서 하드 페이싱을 지정하며, 특히 고압 클래스의 경우 더욱 그렇습니다. API(623)에 지정된 스템 직경은 API 600 주철강 게이트 밸브 표준의 원칙을 따르며, 값이 다릅니다. API(623)의 스템 직경 값은 스템 및 플러그 분리와 같은 파손을 피하기 위해 BS 1873을 포함한 다른 글로브 밸브 표준보다 큽니다. 이 표준은 직경이 2 ~ 24 인치인 밸브와 150 ~ 2500의 압력 등급을 포함합니다. 스텔라이트는 침식과 캐비테이션을 방지하기 위해 시트와 플러그를 포함한 글로브 밸브 내부 구성 요소의 하드 페이싱에 널리 사용되는 코발트 - 크롬 합금입니다.
대체 밸브 선택
그림 5
Y형 글로브 밸브(비스듬한 밸브라고도 함)와 축방향 밸브(그림 4 및 5)는 침식과 캐비테이션을 방지하는 데 사용할 수 있는 대체 밸브 유형입니다. Y형 패턴 글로브 밸브 내부의 유로는 직선 패턴 글로브보다 직선입니다.
DAGO 글로브 밸브의 새로운 세대로서의 축방향 밸브는 저압 강하, 빠른 폐쇄 및 개방 속도, 부드러운 흐름 특성, 낮은 작동 토크 및 긴 설계 수명과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 그러나 축방향 밸브와 Y 형은 지출 비용 (CAPEX)과 관련하여 직선 패턴 글로브 밸브보다 비쌉니다. 또한, 버터플라이 밸브는 글로브 밸브 대신 물과 같은 유틸리티 서비스에서 스로틀링에 선호되는 선택이 될 수 있습니다. 해수 서비스에서 스로틀링을 위해 글로브 밸브 대신 버터 플라이 밸브를 선택하는 한 가지 이유는 버터 플라이 밸브가 지구 밸브에서와 마찬가지로 버터 플라이 밸브 내부에서 캐비테이션이 발생할 수 있지만 비용이 적게 들기 때문입니다.
결론
캐비테이션은 기존의 T형 글로브 밸브의 주요 작동 문제입니다. 스텔라이트와 같은 하드 트림 재료를 선택하고, 다단계 유형과 같은 캐비테이션 방지 트림을 사용하고, API 623 표준을 적용하는 것은 T형 글로브 밸브(DAGO)를 설계하는 데 권장됩니다. 그러나 Y형 글로브(DAGO) 또는 축방향 밸브와 같은 밸브를 선택하는 것도 캐비테이션 위험을 줄이거나 피하는 데 좋은 솔루션이 될 수 있습니다.