Vazamento na válvula de alívio de segurança da caldeira: causas, diagnóstico e soluções para plantas

Vazamento na válvula de alívio de segurança da caldeira: a resposta curta antes dos detalhes

Se uma válvula de segurança da caldeira estiver vazando, trate-a como um defeito no limite de pressão, não como um incômodo doméstico. A válvula é a última barreira mecânica entre um tambor pressurizado e um evento de sobrepressão, e uma válvula que passa vapor continuamente já deixou de ser uma barreira confiável. A pluma visível é o fim de uma cadeia de eventos que geralmente começou semanas antes, quando o primeiro caminho microscópico de vapor se abriu entre o disco e a sede.

A conclusão prática vem primeiro, porque determina tudo o que você fará depois. Não ligue, não amordace, não prenda a alavanca e não a deixe isolada atrás de uma válvula de bloqueio a montante fechada. Isole apenas o tempo suficiente para planejar uma intervenção adequada, identificá-la, registrar o sintoma e, em seguida, passar direto para duas trilhas paralelas: descobrir por que há vazamento e confirmar se a válvula pode ser recertificada ou deve ser substituída.

Há uma segunda conclusão que é igualmente importante. A maioria das válvulas de alívio com vazamento são vítimas, não culpadas. Eles vazam porque a margem de pressão definida é muito pequena, porque o tubo de entrada está subdimensionado, porque a mola relaxou após anos em temperatura elevada ou porque incrustações e poeira do caminho dos gases de combustão se acumularam na sede. Substitua a válvula sem corrigir essas condições e a nova vazará no mesmo horário.

Este artigo aborda o mecanismo de vedação, as quatro coisas diferentes que as equipes da fábrica chamam de "vazamento", as causas básicas classificadas pela frequência com que aparecem em válvulas abertas, um diagnóstico de campo passo a passo, a decisão de reparar ou substituir, seleção de acabamento e material para gases de combustão de alta temperatura e alto teor de poeira, erros de instalação, planejamento de inspeção e as questões de aquisição que impedem que o problema seja projetado na próxima caldeira de calor residual.

Como uma válvula de alívio de segurança veda e onde a corrente de vedação se rompe

Uma válvula de segurança com mola mantém a pressão com uma área de contato surpreendentemente pequena. O disco repousa sobre a sede com uma faixa estreita e dobrada de contato metal com metal, carregada por uma mola cuja força foi calibrada para abrir a uma pressão específica. Tudo o que está a montante dessa banda de contato, e tudo o que mantém o disco alinhado sobre ela, pertence à corrente de vedação. Um vazamento aparece quando qualquer elo dessa cadeia se desvia.

A corrente tem cinco elos. O primeiro é o par disco e sede, que faz a vedação propriamente dita. A segunda é a guia e a haste, que mantêm o disco concêntrico com a sede para que a carga seja distribuída uniformemente. A terceira é a mola, que define a pressão definida e deve permanecer dentro da tolerância durante milhares de ciclos térmicos. O quarto é o castelo e, quando instalado, o fole, que isola a mola do processo e gerencia a contrapressão que atua no disco. O quinto é o bocal de entrada e o corpo, que devem fornecer fluxo para a válvula sem queda excessiva de pressão.

Numa caldeira ou numa caldeira de calor residual, a cadeia de vedação está sob ataque contínuo. O vapor entre 250 e 450 graus Celsius causa expansão diferencial entre o disco e a sede, sendo que ambos são geralmente feitos de ligas diferentes ou pelo menos de espessuras de seção diferentes. Cada partida e desligamento flexiona a mola. Cada hora de temperatura relaxa um pouco mais. Poeira, óxido de ferro e sais condensados ​​viajam com o gás de combustão e encontram o local onde a folga é medida em mícrons.

É por isso que o fracasso é progressivo e não instantâneo. Um assento que passa alguns gramas de vapor por hora já está danificado. O vapor superaquecido acelera através de uma lacuna de alguns mícrons próximo à velocidade sônica, e esse jato corrói a face da sede e a face do disco poucas horas após a primeira passagem. Um vazamento que começou como um sussurro termina como uma pluma visível e um assento marcado que deve ser substituído em vez de lapidado.

O que conta como vazamento? Quatro assinaturas que valem a pena separar

As equipes da fábrica usam uma palavra para quatro condições físicas diferentes, e é aí que o diagnóstico geralmente dá errado. Uma válvula que ferve logo abaixo da pressão definida não está na mesma condição que uma válvula que passa por uma pluma visível à pressão normal de operação, e nenhuma delas é igual a uma junta vazando na junta do castelo. Cada assinatura tem uma causa diferente, uma urgência diferente e uma solução diferente.

A fervura é a mais branda e a mais comumente ignorada. A válvula começa a liberar um fluxo fino e agudo quando a caldeira se aproxima, mas não atinge a pressão definida. Muitas vezes é audível antes de ser visível, e é por isso que os operadores que trabalham perto do tambor sabem disso muito antes da manutenção. A fervura é um aviso de que a margem entre a pressão operacional e a pressão definida tornou-se muito pequena ou que a mola relaxou o suficiente para diminuir o ponto de estouro efetivo.

O vazamento no assento é um animal diferente. A válvula passa vapor à pressão normal de operação, produzindo uma pluma visível ou um chiado contínuo que nunca para. Quando isso é percebido, o assento quase sempre está danificado e os danos progridem rapidamente. O vazamento de condensado é mais sutil: durante a partida, a água se acumula na sede e escorre pela saída, o que parece alarmante, mas geralmente desaparece quando a válvula atinge a temperatura.

Finalmente, o vazamento da junta e a falha no reassentamento após um teste de elevação manual são eventos separados. Uma junta do capô ou flange de saída com vazamento é um problema de parafuso ou junta, não um problema de sede. Uma válvula que permanece aberta depois que a alavanca de elevação é liberada apresenta um problema de emperramento mecânico na guia ou na haste. Confundir esses quatro casos leva a revisões desnecessárias ou, pior, a um vazamento genuíno na sede sendo descartado como condensado.

Causas básicas de vazamento na válvula de segurança da caldeira, classificadas por frequência de campo

Os dados de causa raiz obtidos dos registros de manutenção da planta nunca são perfeitamente uniformes, porque locais diferentes classificam a mesma falha de maneiras diferentes. Mesmo assim, o padrão que surge quando as válvulas com vazamento são removidas, abertas e fotografadas é suficientemente consistente para ser útil. Nas fábricas de coque, sinterização, energia, metalurgia e química, as mesmas seis explicações são responsáveis ​​por quase todos os casos relatados. A distribuição abaixo é uma composição dessas classificações de falha conforme aparecem nos relatórios de inspeção após a abertura da válvula em uma oficina. Não é um estudo estatístico e não deve ser lido como uma lei fixa. É uma ordem de triagem, uma classificação prática de onde a evidência física aponta com mais frequência.

Os corpos estranhos no assento são a maior categoria e também a mais evitável. Em aplicações de gases de combustão, os detritos raramente são objetos estranhos no sentido literal. São incrustações de óxido de ferro dos tubos do superaquecedor ou do economizador, poeira transportada através de um desvio, escória de soldagem deixada no tambor durante a construção ou depósitos químicos de tratamento que se acumulam na superfície mais quente do espaço de vapor. Como a válvula fica no ponto mais alto do tambor ou coletor, ela coleta tudo o que o vapor transporta. Uma vez que uma partícula fica presa entre o disco e a sede, a válvula não consegue fechar completamente a faixa de contato e o jato resultante termina o trabalho em poucas horas.

Os danos na sede e na face do disco ocupam o segundo lugar e geralmente são a consequência da primeira categoria e não um evento independente. As válvulas cortadas mostram a ranhura de erosão característica que corre radialmente pela face da sede, muitas vezes com uma marca correspondente no disco. Danos deste tipo não podem ser eliminados no campo, uma vez que excedem cerca de meio milímetro de profundidade; o assento deve ser reusinado ou o acabamento substituído.

O desvio da pressão de ajuste e o relaxamento da mola vêm em terceiro lugar, e esta categoria é fortemente representada em serviços de alta temperatura. Uma mola que vive a 400 graus Celsius durante vários anos perde comprimento livre e uma mola mais curta abre a uma pressão mais baixa. A válvula então ferve, levanta mais cedo do que a placa de identificação sugere e desgasta sua sede mais rapidamente. É por isso que a pressão da placa de identificação e a pressão de estalo real podem diferir de cinco a dez por cento em válvulas antigas que nunca foram recertificadas.

Os problemas de instalação e contrapressão representam uma parcela ainda significativa. Um tubo de entrada um tamanho menor que a entrada da válvula, um cotovelo afiado dentro de alguns diâmetros da válvula ou um tubo de saída que desenvolve contrapressão acumulada acima de dez por cento da pressão definida produzirá vibração, e a vibração destrói uma sede mais rápido do que quase qualquer outra coisa. A válvula levanta, fecha, levanta novamente e o impacto repetido deforma a face do disco.

A fervura e a fluência térmica ficam no meio da lista porque geralmente são um sintoma de uma pequena margem de pressão, em vez de uma falha independente. Quando a pressão operacional da caldeira é ajustada em noventa e cinco por cento da pressão de ajuste da válvula de alívio, a válvula está sendo solicitada a operar no limite de sua capacidade de reajuste, e a menor quantidade de distorção térmica na sede produzirá uma passagem.

Dimensionamento incorreto ou seleção errada é a menor categoria em números absolutos, mas a mais cara para corrigir. Uma válvula dimensionada para um caso de incêndio que nunca ocorre, ou com um material de acabamento selecionado para vapor seco, mas instalada em serviço úmido e corrosivo, irá falhar em um cronograma que não tem nada a ver com a qualidade da manutenção. A lição da classificação é direta: três quartos de todos os vazamentos são provenientes de detritos, condição da sede e comportamento da mola, e todos os três respondem a uma combinação de margem de pressão de ajuste correta, vapor limpo na entrada da válvula e um intervalo disciplinado de recertificação.

Por que as caldeiras de calor residual são mais difíceis para as válvulas de alívio do que os tambores de vapor convencionais

Caldeira de calor residual de gás de combustão de forno de coque A caldeira de calor residual de gás de combustão de forno de coque é um dispositivo de alta eficiência e economia de energia desenvolvido especificamente para a indústria de coque. Tem como objetivo recuperar e utilizar o ... Ver Produto →

Uma caldeira convencional produz vapor a uma taxa comparativamente estável, com uma entrada de combustível que pode ser ajustada e uma pressão no tambor que segue uma curva previsível. Uma caldeira de calor residual não tem esse luxo. Sua fonte de calor é um gás de combustão de processo cuja temperatura, fluxo e carga de poeira são definidos por um forno a montante, uma linha de sinterização, uma bateria de coqueria ou um conversor, e nenhum desses processos é ajustado para a conveniência da caldeira.

Essa diferença aparece diretamente na válvula de alívio. Mudanças rápidas de carga produzem oscilações de pressão e cada oscilação aproxima o disco do ponto de elevação da sede. A ciclagem térmica do tambor e do superaquecedor produz uma expansão diferencial que flexiona o bocal de entrada. O gás de combustão da coqueria carrega alcatrão, poeira e compostos de enxofre. O gás de sinterização carrega pó fino contendo ferro que se comporta como um abrasivo. O gás do conversor soprado com oxigênio suporta temperaturas muito altas e operação intermitente. Cada uma dessas condições ataca um elo diferente da cadeia de vedação.

O problema da poeira é o mais subestimado. Uma caldeira de calor residual que recupera calor de um fluxo de gás sujo deve proteger a entrada da válvula de alívio contra transporte de partículas, geralmente mantendo a válvula no lado do vapor do tambor, onde ela pertence, e garantindo que o equipamento de separação de vapor a montante esteja fazendo seu trabalho. Quando a pureza do vapor diminui, a válvula se torna o filtro final do sistema e paga essa função com sua sede.

Empresas que projetam e constroem equipamento industrial de recuperação de calor residual de gases de combustão para coqueria, sinterização, metalurgia e plantas químicas trabalham com essas condições todos os dias. Uma caldeira de calor residual de gases de combustão de coqueria, por exemplo, é projetada em torno de uma composição de gás específica, uma carga de poeira específica e um perfil de carga específico, e a especificação da válvula de alívio deve ser derivada desses mesmos parâmetros, em vez de copiada de um tambor de vapor padrão. A mesma lógica se aplica ao objetivo de pureza do vapor, ao interior do tambor e ao arranjo de purga, que determinam por quanto tempo a válvula de alívio permanece estanque.

Há mais um fator que é específico das caldeiras de calor residual e frequentemente esquecido. Como a fonte de calor continua funcionando mesmo quando a demanda de vapor desaparece, essas caldeiras são frequentemente operadas em baixa carga com uma ampla faixa de pressão, e a válvula de alívio é solicitada a sobreviver a um número muito maior de pequenas excursões de pressão do que uma caldeira alimentada com carga base. A fadiga na faixa de contato da sede é, portanto, cumulativa e um intervalo de inspeção copiado de uma caldeira convencional será muito longo.

Uma sequência de diagnóstico de campo para uma válvula de alívio com vazamento

O diagnóstico deve seguir uma ordem fixa, pois cada etapa elimina uma causa ou aponta para a próxima medição. Pular para a válvula em si é o erro mais comum: as equipes removem a válvula, encontram uma sede marcada, lapidam-na, reinstalam-na e observam o vazamento novamente três semanas depois, porque a verdadeira causa foi um tubo de entrada subdimensionado ou um problema de contrapressão na saída.

1. Registre a pressão operacional da caldeira e a pressão definida na placa de identificação da válvula de alívio. Calcule a margem como uma porcentagem.
2. Confirme a origem do vazamento, usando um espelho, um pedaço de tubo transparente ou um termômetro infravermelho para distinguir o vazamento na sede de um vazamento na tampa ou na junta do flange.
3. Verifique as condições de entrada. Meça ou estime a queda de pressão entre o tambor e a entrada da válvula.
4. Verifique as condições de saída. Confirme se o tubo de descarga está drenado, apoiado e grande o suficiente para que a contrapressão acumulada permaneça dentro de dez por cento da pressão definida.
5. Revise o histórico operacional. Procure variações recentes de pressão, oscilações de carga, variações químicas da água ou alarmes de pureza de vapor.
6. Isole a válvula, resfrie-a e remova-a para inspeção na oficina. Não tente colocar um assento no tambor da caldeira.
7. Inspecione a sede e o disco ampliados, meça a profundidade de qualquer ranhura de erosão e fotografe a faixa de contato.
8. Meça o comprimento livre da mola de acordo com o desenho ou especificação do fabricante.
9. Verifique se a haste está reta e a guia quanto a escoriações ou acúmulo de depósitos.
10. Verifique a documentação: a data da última recertificação, a capacidade certificada, o material de acabamento e qualquer registro de reparos anteriores.

As medições importantes são surpreendentemente poucas e todas podem ser realizadas com equipamento padrão de oficina. O truque é colocá-los em uma ordem fixa e anotá-los, porque o padrão entre duas ou três válvulas na mesma planta geralmente revela um problema no sistema, em vez de três falhas de válvulas independentes.

Fervura, danos na sede ou desvio de pressão definida: diferenciando-os na válvula

As três condições mais comuns produzem um vazamento que parece semelhante à distância e se comporta de maneira muito diferente de perto. A fervura é um problema de margem de pressão. Danos no assento são um problema mecânico. O desvio da pressão definida é um problema de calibração. O reparo certo para um é o reparo errado para os outros, e uma oficina que lapida uma sede sem medir a mola devolverá uma válvula que vaza novamente dentro de um mês.

A maneira mais simples de separá-los é observar como o vazamento responde a uma mudança na pressão da caldeira. Uma válvula de fervura silencia quando a pressão da caldeira cai alguns por cento, porque o disco recoloca assim que a força de elevação cai abaixo da carga da mola. Uma válvula com sede danificada continua passando vapor a qualquer pressão, porque a banda de contato não é mais contínua. Uma válvula com um ponto de ajuste alterado comporta-se normalmente durante meses e depois abre muito mais cedo do que a placa de identificação sugere, muitas vezes durante uma partida de rotina.

Uma quarta condição merece menção porque muitas vezes é diagnosticada erroneamente como dano ao assento. Detritos ou incrustações presos no assento produzem um vazamento que aparece repentinamente, geralmente poucas horas após a inicialização, um ciclo de remoção de fuligem ou um distúrbio químico da água. Quando a válvula é removida, a face da sede geralmente fica quase intacta sob o depósito. Limpá-la, verificar a mola e recertificar a válvula geralmente é suficiente, desde que a fonte de detritos a montante seja abordada.

A temperatura é o diagnóstico que une todos os quatro. Uma válvula que esteja funcionando mais quente do que sua classificação de interno sofrerá deformação, seja a interna com 13% de aço cromo ou uma liga endurecida, e a deformação aparecerá como um disco distorcido ou uma sede que não corresponde mais ao eixo guia. Se as leituras da temperatura corporal sugerirem que a válvula está regularmente acima da sua faixa nominal, a resposta correta é uma mudança de material, e não um intervalo de recertificação mais frequente.

Reparar, recertificar ou substituir? Uma estrutura de decisão

Caldeira de calor residual de sinterização no duto principal de gases de combustão A caldeira de calor residual de sinterização no duto principal de gases de combustão é um dispositivo de economia de energia instalado na chaminé principal na extremidade traseira da máquina de sinterização para recuperar o... Ver Produto →

Uma vez que a válvula está na bancada, a decisão geralmente é sobre custo e prazo de entrega, e não sobre viabilidade técnica. A maioria dos danos aos assentos pode ser reparada, a maioria das molas pode ser substituída e a maioria das carrocerias pode ser recertificada, desde que os dados originais de acabamento e capacidade estejam disponíveis. Os casos rígidos são válvulas sem documentação, válvulas cujos corpos apresentam rachaduras ou corrosão severa e válvulas que foram modificadas de maneiras que não podem ser verificadas.

O lead time é a variável que pega a maioria dos planejadores de manutenção desprevenidos. Uma volta de rotina e uma recertificação podem ser revertidas em dias numa oficina qualificada. Uma substituição completa do acabamento por um novo assento e disco geralmente leva de uma a três semanas. Uma válvula totalmente nova com um interno específico, um fole e um teste de capacidade certificado geralmente leva de quatro a doze semanas, ou mais se o material for uma liga à base de níquel. Numa linha de sinterização onde a válvula de alívio é a última barreira numa caldeira de calor residual que recupera calor da conduta principal de gases de combustão, esse tempo de espera tem de ser planeado e não descoberto durante uma interrupção.

Há também uma dimensão de conformidade que substitui o custo na maioria das jurisdições. Uma válvula de alívio de segurança em uma caldeira faz parte do limite de pressão protegido e sua capacidade, pressão definida e certificação devem ser rastreáveis. Uma válvula que foi reparada sem registro de teste, ou cuja mola foi substituída por uma peça não verificada, não representa apenas um risco de manutenção; é um problema de documentação que surgirá durante a próxima inspeção legal.

Seja qual for a decisão, vale a pena manter uma regra. Quando uma planta mantém uma válvula sobressalente na prateleira, a sobressalente deve ser idêntica em pressão de ajuste, capacidade e ajuste à unidade instalada e deve ser recertificada no mesmo cronograma que as válvulas instaladas. Um sobressalente que está em um depósito há cinco anos com uma mola desconhecida não é um sobressalente; é um segundo problema esperando para ser instalado.

Guarnições, materiais e temperatura: por que algumas válvulas continuam vazando

Economizador Brasado à Base de Níquel Economizador Brasado à Base de Níquels are advanced devices that significantly improve the economizer's corrosion resistance, wear resistance, ash accumulation resistance, an... Ver Produto →

A seleção do material é onde um problema de válvula de alívio se torna um problema de engenharia, em vez de um problema de manutenção. Um interno que seja perfeitamente adequado para vapor saturado seco a 200 graus Celsius irá rastejar, irritar e vazar em vapor superaquecido a 400 graus Celsius, e a mesma válvula instalada em um ambiente do lado do gás de combustão irá corroer na guia e na câmara da mola muito antes de sua sede se desgastar.

O efeito da temperatura nas nascentes é o menos visível e o mais subestimado. O relaxamento da mola é um processo de fluência lento e sua taxa aproximadamente dobra para cada quinze a vinte graus de temperatura adicional dentro da faixa operacional dos aços para molas típicos. Uma válvula que funcione vinte graus mais quente do que o pressuposto do projeto perderá seu ponto de ajuste em uma fração da vida útil esperada, e isso acontecerá silenciosamente, sem qualquer sinal visível, até que a pressão de estouro seja medida.

A corrosão segue a mesma lógica. Cloretos e compostos de enxofre no gás de coqueria e em algumas correntes de gás de sinterização atacam o acabamento do aço inoxidável nas superfícies guia e na faixa de contato da sede. Onde a condensação pode se formar durante a partida, o vapor úmido transporta esses compostos diretamente para a sede. Uma vez que a corrosão começa na banda da sede, a válvula não pode fechar em uma linha de contato contínua, e nenhuma quantidade de polimento restaurará uma superfície que está sendo atacada quimicamente enquanto a caldeira funciona.

A mesma disciplina de materiais que rege as peças de pressão de uma caldeira de calor residual rege o acabamento da válvula de alívio. Equipamentos como um economizador brasado à base de níquel são especificados com uma superfície soldada e resistente à corrosão, precisamente porque o caminho do gás de combustão destrói materiais mais baratos à temperatura. A válvula de alívio no mesmo caminho do gás merece o mesmo raciocínio: escolha o interno pela química e pela temperatura, não pelo preço de compra.

Um fole merece um comentário específico, pois resolve dois problemas ao mesmo tempo. Ele isola a mola e o castelo do fluido do processo, o que protege a mola da corrosão e evita que o castelo se torne um ponto baixo onde o condensado se acumula. Também equilibra o efeito da contrapressão no disco, o que é importante em qualquer válvula com uma linha de descarga longa. A desvantagem é que um fole pode falhar e um fole com defeito liberará fluido de processo no capô. Uma conexão indicadora no capô é a maneira padrão de detectar essa falha antes que ela se torne um vazamento na junta do capô.

Erros de instalação e tubulação que produzem vazamentos repetidos

Muitas válvulas que são reparadas perfeitamente ainda vazam dentro de meses, e a razão está quase sempre na tubulação e não na válvula. Dois números dominam o padrão de instalação: a queda de pressão de entrada não deve exceder três por cento da pressão definida e a contrapressão acumulada não deve exceder dez por cento da pressão definida. Esses limites existem porque uma válvula de alívio é projetada para detectar a pressão em sua entrada e descarregar em uma atmosfera que ela possa superar, e ambas as suposições falham quando a tubulação está errada.

Um tubo de entrada um tamanho menor que a entrada da válvula é o erro clássico. Ele foi escolhido para economizar espaço em um tambor lotado e produz exatamente a queda de pressão que faz a válvula vibrar. Chatter significa que o disco levanta e bate repetidamente em rápida sucessão, o que deforma a face da sede e afrouxa a guia. Um cotovelo afiado instalado alguns diâmetros a montante tem um efeito semelhante, porque a turbulência que ele cria produz uma distribuição desigual de pressão através do bocal de entrada.

Do lado da tomada, os erros são ainda mais comuns porque são menos visíveis. Uma linha de descarga com bolsa coleta o condensado, que fica no assento e o corrói. Um coletor de descarga longo compartilhado com outras válvulas pode desenvolver contrapressão bem acima do limite de dez por cento quando várias válvulas sobem juntas. E uma válvula de isolamento instalada a montante da válvula de alívio sem dispositivo de travamento aberto é um convite para alguém fechá-la durante uma campanha de manutenção e esquecer de reabri-la.

Um outro ponto de instalação vale uma pena porque muitas vezes é esquecido durante trabalhos de retrofit. Quando uma caldeira de calor residual é adicionada a um sistema de vapor existente, a pressão de ajuste da válvula de alívio às vezes é transportada do tambor antigo sem verificá-la novamente em relação à nova pressão máxima de trabalho permitida e à nova faixa de pressão operacional. O resultado é uma válvula tecnicamente correta para o sistema antigo e fervendo cronicamente no novo.

Planejamento de manutenção: como o risco de vazamento aumenta entre as revisões

A condição da válvula de alívio não se deteriora linearmente e esse fato tem efeito direto nos intervalos de inspeção. Durante os primeiros meses após uma revisão, a válvula está em sua melhor condição, a pressão de ajuste está dentro da tolerância e a sede está recentemente lapidada. Com o passar do tempo, três processos ocorrem em paralelo: a mola se arrasta e perde comprimento livre, a faixa de contato da sede acumula depósitos e o número de excursões de pressão se acumula como fadiga na linha de contato. Nada disso é visível do lado de fora da válvula e todos os três são acelerados pela poeira, temperatura e ciclagem.

As curvas abaixo representam essa deterioração combinada como um índice de severidade de vazamento, desde um serviço de vapor limpo e estável na extremidade inferior até um serviço de caldeira de calor residual de alta temperatura, alta corrosão e altamente ciclado na extremidade superior. O índice não é um requisito de código; é uma ferramenta de planejamento que mostra por que um único intervalo para cada válvula de alívio em uma planta é sempre errado em uma direção ou outra. Uma válvula em um tambor de carga base limpo e uma válvula em uma caldeira a gás de combustão de coqueria não devem compartilhar um calendário de manutenção. A diferença aumenta acentuadamente após o primeiro ano e, no segundo ano, a diferença entre os dois serviços é suficientemente grande para alterar toda a estratégia de inspecção. Leia o gráfico como uma comparação de risco relativo, não como uma previsão absoluta.

A primeira observação do gráfico é que todos os três serviços começam próximos uns dos outros. Nos primeiros três meses, a diferença entre um tambor de vapor limpo e uma caldeira a gás de combustão de coqueria é quase invisível no índice, porque um assento recém-polido e uma mola nova comportam-se bem independentemente do ambiente ao seu redor. É por isso que um intervalo de manutenção escolhido logo após uma revisão tende a parecer adequado, e é por isso que geralmente é prolongado demais.

A segunda observação é onde as curvas se separam. Entre seis e doze meses, o serviço limpo ainda está confortavelmente abaixo de um terço do índice, enquanto o serviço quente e corrosivo já ultrapassou os quarenta. O serviço de alta poeira fica entre eles. Este é o ponto em que a maioria das fábricas descobre o vazamento, porque ele se tornou audível ou visível.

A terceira observação é a forma da curva tracejada. Não fica achatado. Após os dezoito meses, aproxima-se do topo da escala, o que reflecte o facto de os danos causados ​​às focas, uma vez iniciados, se auto-alimentarem. O jato de vapor corrói a sede, a sede erodida passa mais vapor e o processo acelera. Não existe um ponto de recuperação natural, o que significa que uma revisão adiada não poupa trabalho; ele converte um trabalho de lapidação em uma substituição de acabamento.

A quarta observação diz respeito à diferença entre as curvas superior e inferior aos vinte e quatro meses. São mais de cinquenta pontos de índice, o que na prática é a diferença entre uma válvula que pode ser lapidada e recertificada e uma válvula que precisa de nova sede e disco. Uma planta que aplique um intervalo a ambos os serviços desperdiçará dinheiro em revisões desnecessárias de válvulas de serviço limpo ou aceitará falhas repetidas em válvulas de serviço agressivo.

A quinta observação é sobre o efeito de uma única excursão de pressão. As curvas são suaves porque representam o comportamento médio em muitas válvulas, mas as válvulas individuais mostram mudanças de etapa após um distúrbio químico da água, uma campanha de remoção de fuligem ou uma oscilação de carga. Uma válvula que fica em vinte no índice pode saltar para quarenta em uma única semana. É por isso que o intervalo deve ser tratado como máximo e combinado com uma regra de inspeção acionada por evento.

Em termos práticos, o gráfico apoia três decisões de planeamento. Defina o intervalo a partir da condição de serviço e não do ano civil. Trate qualquer evento químico, de carga ou de inicialização como um gatilho para uma inspeção antecipada nas válvulas afetadas. E mantenha pelo menos uma peça sobressalente totalmente certificada que corresponda às válvulas de serviço agressivo, porque são essas que não lhe darão as quatro a doze semanas que uma nova válvula necessita.

Lista de verificação de aquisições para proprietários de fábricas e equipes de EPC

A maioria das válvulas de alívio com vazamento pode ser atribuída a uma decisão de especificação tomada anos antes do primeiro vazamento. A válvula foi dimensionada para o caso errado, o interno foi selecionado a partir de uma lista de preços e não da composição do gás, ou a tubulação de entrada foi desenhada por alguém que nunca viu a folha de dados da válvula. Um pequeno conjunto de perguntas na fase de aquisição evita a maior parte disso.

As questões dividem-se naturalmente em dois grupos. Um grupo pertence ao fabricante da caldeira ou ao empreiteiro EPC que fornece a caldeira de calor residual e as suas peças de pressão, porque controlam a disposição do tambor, a pureza do vapor e a tubagem em torno da válvula. O outro grupo pertence ao fornecedor de válvulas de alívio, pois controla o interno, a certificação e o teste de capacidade. Ambos os grupos têm que responder e as respostas têm que concordar entre si antes de o equipamento ser construído.

Duas dessas questões têm mais peso que as demais. A margem de pressão definida determina se a válvula irá ferver e a seleção do interno determina se ela irá corroer ou rastejar. Se as respostas a essas duas forem vagas, vale a pena perguntar novamente antes de assinar o pedido de compra, porque corrigir qualquer uma delas após o comissionamento significa pagar por uma nova válvula e por uma interrupção não planejada ao mesmo tempo.

Também vale a pena estabelecer, na fase de aquisição, quem é o responsável pelo cálculo da válvula de alívio. Em muitos projetos, o fabricante da caldeira fornece o tambor e o fornecedor da válvula de alívio fornece a válvula, e nenhuma das partes possui o cálculo que conecta os dois. É dessa lacuna que vêm as entradas superdimensionadas, as linhas de descarga subdimensionadas e as pressões definidas incompatíveis.

Conformidade, documentação e o registro de documentos que salvam você mais tarde

Uma válvula de alívio em uma caldeira é um componente de pressão certificado e a documentação faz parte do componente. A placa de identificação contém a pressão definida, a capacidade certificada, a designação do interno e o carimbo do código. O certificado de teste registra a pressão real de estalo e a pressão de reajuste antes da válvula sair da oficina. O registro de reparo mostra quem trabalhou nele, o que foi substituído e quando foi recertificado. Quando algum desses documentos está faltando, a válvula se torna um passivo, independentemente de seu desempenho.

A consequência prática é que os trabalhos de reparação devem ser encaminhados para uma oficina que possa emitir um certificado rastreável, e que as molas, discos e assentos devem ser substituídos por peças que possam ser identificadas de acordo com a especificação original. Uma mola comprada de uma fonte desconhecida e instalada porque cabe no capô é uma mudança de pressão definida que ninguém registrou. Durante a próxima inspeção legal, essa lacuna é o que os inspetores encontram primeiro.

Os fabricantes que constroem caldeiras, vasos de pressão e equipamentos de recuperação de calor de acordo com os padrões ASME e de vasos de pressão domésticos operam dentro desta disciplina de documentação como uma questão de rotina, e o procedimentos de controle de qualidade por trás de equipamentos de pressão geralmente são visíveis na forma como os dados de pressão, ajuste e capacidade definidos são entregues com o equipamento. Quando uma equipe de projeto seleciona um fabricante ou fornecedor de caldeira, a disposição de fornecer o cálculo da válvula de alívio, a especificação do interno e os registros de certificação é um dos indicadores mais confiáveis ​​de como o restante do limite de pressão foi construído.

Há também uma dimensão de formação que não custa quase nada e evita muitos danos. Os operadores devem saber que a alavanca de elevação é um dispositivo de teste, não um respiradouro, e que uma válvula que tenha sido levantada manualmente em serviço sujo não pode ser recolocada. As equipes de manutenção devem saber que uma válvula fervendo é um aviso e não um incômodo. E todos devem saber que tampar, tapar ou amordaçar uma válvula de alívio nunca é uma medida temporária aceitável, em qualquer fábrica, sob qualquer pressão de produção.

Um plano prático de prevenção para os próximos doze meses

Resolver um problema de vazamento na válvula de segurança da caldeira é simples, uma vez que a sequência é clara e raramente muda entre as plantas. Comece com os números, depois a válvula e depois o sistema. Uma planta que segue as etapas abaixo geralmente descobrirá que o segundo vazamento é muito menos provável que o primeiro.

1. Registre a faixa de pressão operacional e a pressão definida de cada válvula de alívio no sistema de vapor e calcule a margem para cada uma. Qualquer coisa abaixo de dez por cento é um risco latente.
2. Meça ou calcule a queda de pressão de entrada e a contrapressão acumulada para as válvulas em serviço agressivo. Corrija qualquer coisa fora de três por cento e dez por cento da pressão definida.
3. Revise os dados de química e pureza do vapor dos últimos doze meses e verifique se alguma excursão coincide com o primeiro aparecimento de um vazamento.
4. Puxe a válvula com vazamento, inspecione a sede e o disco ampliados e meça o comprimento livre da mola antes de decidir sobre o reparo.
5. Escolha o reparo com base na condição, não no calendário: lapide marcas superficiais, substitua guarnições desgastadas, substitua molas relaxadas e recertifique cada válvula antes de retornar ao serviço.
6. Defina diferentes intervalos de inspeção para diferentes condições de serviço e trate problemas químicos, campanhas de remoção de fuligem e grandes oscilações de carga como acionadores de inspeção.
7. Mantenha uma peça sobressalente certificada que corresponda às válvulas de serviço agressivo e recertifique-a no mesmo cronograma das unidades instaladas.
8. Escreva a margem de pressão definida, a garantia de pureza do vapor e a especificação do interno no próximo pedido de compra e nomeie a parte responsável pelo cálculo do dimensionamento da válvula de alívio.

A lição mais ampla é que uma válvula de alívio é um espelho do sistema que protege. Uma válvula que vaza repetidamente está lhe dizendo algo sobre a qualidade do vapor, o projeto da tubulação, o controle de pressão ou a seleção do material, e todas essas são decisões tomadas muito antes de a válvula ser instalada. Conserte a válvula e você resolverá o problema de hoje. Corrija as condições em torno disso e você resolverá os próximos cinco anos.

Para instalações que utilizam caldeiras de calor residual com gás de coqueria, gás de combustão de sinterização, gás de conversão ou outros fluxos difíceis, o mesmo princípio se aplica ao nível do equipamento. Uma caldeira projetada em torno da composição real do gás, da carga real de poeira e do perfil de carga real, com uma especificação de válvula de alívio derivada desses mesmos parâmetros, manterá suas válvulas mais apertadas por muito mais tempo do que uma unidade padrão com uma válvula padrão aparafusada ao tambor.