Welches Ventil wird für hohe Temperaturen verwendet?
Im Allgemeinen wird 425 °C als Hochtemperaturventil bezeichnet, aber die am häufigsten verwendeten Ventile sind Schieber, Absperrventile, Rückschlagventile, Kugelhähne und Absperrklappen. Hochtemperaturventile werden in der Petrochemie, der chemischen Düngemittelherstellung, der Stromerzeugung und der Metallurgie eingesetzt.
Was definiert einen Hochtemperaturventil?
Bei der Auswahl eines Ventildesigns und eines Materials muss die Betriebstemperatur des Ventils mit dem Ventilkörper und den Materialien der Innengarnitur kompatibel sein. Hochtemperaturventile werden in der Petrochemie, Chemie, Düngemittelindustrie, Stromerzeugung und Metallurgie eingesetzt. Die Materialeigenschaften von Nichteisenmetallen, Kohlenstoffstahl und Legierungssorten werden entsprechend den Grenzen des Materials angegeben. Bronze beispielsweise darf 550 °F nicht überschreiten und gilt daher nicht als Hochtemperatur. Hochtemperatursorten sind:
Unterhohe Temperatur
Bei Subhochtemperaturventilen liegt die Betriebstemperatur des Ventils zwischen 625 und 800 Grad Fahrenheit.
WCB, WCC, A105, WC6 und WC9 werden hauptsächlich für korrosive Anwendungen in diesem Bereich verwendet: C5, CF8, CF3, CF8M und CF3M werden verwendet
Hochtemperaturstufe I
Hochtemperaturstufe I ist die Betriebstemperatur des Ventils im Bereich zwischen 800 und 1025 Grad Fahrenheit.
Die Materialien in diesem Bereich basieren auf CF8-Edelstahl der ASTM A351-Familie.
Hochtemperaturstufe II und Stufe III
Hochtemperaturstufe II und Stufe III liegen innerhalb der Arbeitstemperaturen des Ventils im Bereich zwischen 1025°F und 1350°F.
Die Materialien in diesem Bereich basieren auf CF8-Edelstahl der ASTM A351-Familie.
Bei Temperaturen über 1350 °F wird die Betriebstemperatur des Ventils als Hochtemperaturklasse IV und Klasse V eingestuft. Dies erfordert anwendungsspezifische Empfehlungen und kann nicht routinemäßig angegeben werden, da das Druck-Temperatur-Niveau zu plastischen Verformungen führen kann.
Druck-/Temperaturmatrix
Ventile aus Gussstahl oder Schmiedestahl können aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahllegierungen hergestellt werden und die Ventile sind in der Lage, Temperaturen von 1000 °F bei bis zu 10.000 psi zu bewältigen. Diese Ventile werden mit vollgepanzerten Metall-Metall-Sitzen oder verschiedenen Chrom-Molybdän-Legierungen und exotischen Materialien wie Monel 400, Hastelloy C276, Inconel 600 und Inconel 625 hergestellt.
Hochtemperatur-Kugelhahn
Auslegungstemperatur von 121° bis 200°C (249,8° bis 392°F)
Kugelhähne für diesen Temperaturbereich können eine weiche Sitzkonstruktion mit thermoplastischen Einsätzen (Devlon V, Nylon, RPTFE, PEEK) und O-Ringen aus Elastomerdichtungen (FKM, FFKM, HNBR, EPDM, FEPM) haben; die Materialkonstruktion erfordert keine besondere Sorgfalt: Körper und Verschlüsse aus Kohlenstoffstahl und Edelstahl sind akzeptabel, wenn sie für andere Betriebsbedingungen und Druckwerte geeignet sind. Um ein Festfressen des Substrats zu verhindern, ist PMSS (Primary Metal Secondary Soft) eine mögliche Konstruktion, die durch ENP oder eine Metallsitzbeschichtung auf der Kugel bereitgestellt wird, um einen Härteunterschied zwischen der Kugel selbst und dem Sitzring aufrechtzuerhalten.
Auslegungstemperatur von 201° bis 350°C (393,8° bis 662°F)
Kugelhähne für diesen Temperaturbereich sollten eine Metallsitzkonstruktion mit Wolfram- oder Chromkarbidbeschichtung (von 150 µm bis 400 µm) auf den Kugel- und Sitzdichtflächen mit Graphitpackung und geeigneter Schaftverlängerung haben; die Verwendung von thermoplastischen und Elastomerverbindungen wie PEEK und FFKM sollte auf Temperaturen unter 250 °C und niedrige Drücke beschränkt werden; für druckführende und -regelnde Teile sollten Kohlenstoffstahl und rostfreier Stahl ausgewählt werden, die speziell für Hochtemperaturbedingungen geeignet sind; bei Kombination mit anderen Betriebsbedingungen wie hohem Druck und korrosiven und schmutzigen Anwendungen werden Materialien mit guten Festigkeitseigenschaften wie 17-4PH, XM19 oder in einigen Fällen Inconel 625 und 718 für Kugel, Sitzringe und Schaft empfohlen.
Auslegungstemperatur von 351° bis 550°C (663,8° bis 1022°F)
Kugelhähne für diesen Temperaturbereich müssen über eine Metallsitzkonstruktion mit Chromkarbidbeschichtung (von 150 µm bis 400 µm) oder Stellite-Beschichtung auf den Dichtflächen von Kugel und Sitz mit Graphitdichtung und geeigneter Schaftverlängerung verfügen. Der Härteunterschied zwischen Sitz und Kugel ist notwendig, um ein Festfressen zu vermeiden. Für eine geeignete Ventilkonstruktion werden Edelstahl (speziell für Hochtemperaturbedingungen) für Körper und Verschlüsse sowie Inconel 625 oder Inconel 718 als Innenausstattung oder zumindest als Schaftmaterial dringend empfohlen.
Auslegungstemperatur von 551° bis 1100°C (1023,8° bis 2012°F)
Kugelhähne für diesen extremen Temperaturbereich müssen eine spezielle Konstruktion mit metallischem Sitz und Stellite-Beschichtung, Graphitdichtung und geeigneter Schaftverlängerung aufweisen; für eine geeignete Ventilkonstruktion müssen spezielle Legierungen für Hochtemperaturbedingungen ausgewählt werden.
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