Valvola a sfera in titanio o acciaio inossidabile per uso marino

Valvola a sfera in titanio o acciaio inossidabile per uso marino

Una valvola a sfera in acqua di mare raramente si guasta perché l'erosione del corpo è uniforme. Si guasta nelle fessure: sotto la guarnizione del corpo, dietro l'anello di sede, nello spazio tra la sfera e lo stelo, o nella filettatura di un bullone del coperchio. Questo è il punto in cui una valvola in acciaio inossidabile cede e il punto in cui il titanio giustifica il suo prezzo, ed è il motivo per cui il confronto deve essere fatto sul comportamento in fessura e sulla temperatura della sede piuttosto che su un'affermazione generale sulla resistenza alla corrosione.

Dati della valvola

Corrosione a confronto

Resistenza alla vaiolatura, PRENNon applicabile, nessuna vaiolaturaCirca 25Temperatura critica di vaiolatura in cloruroSuperiore a 100 gradi, nessuna vaiolaturaDa 20 a 25 gradiSoglia di corrosione per fessuraCirca 70-80 gradi, cloruro neutroInferiore a 20 gradi in acqua di mare stagnanteResistenza allo snervamento275 MPa170 MPaDensità4,51 g/cm38,00 g/cm3Espansione termica8,6 micrometri per m K16 micrometri per m KComportamento in acqua di mare fluenteFilm passivo, nessuna erosioneVaiolatura e attacco per fessura

PREN è indicato per gli acciai inossidabili e non per il titanio, perché il titanio non vaiola: si basa su un film di ossido di dieci nanometri che si riforma istantaneamente quando graffiato, e quel film è stabile nei cloruri a qualsiasi temperatura che una valvola possa incontrare. Il numero pratico è la soglia di fessura, circa 70-80 gradi Celsius in cloruro neutro, al di sopra della quale il titanio può fessurarsi in una linea di guarnizione stretta e il Gr7 con la sua piccola aggiunta di palladio è il corpo più sicuro. L'acciaio inossidabile 316L supera la propria soglia alla temperatura dell'acqua di mare ambiente in una fessura stagnante, che è esattamente la condizione all'interno di una valvola chiusa.

Dove l'acciaio inossidabile ha ancora senso

L'acciaio inossidabile non è la risposta sbagliata ovunque. In un sistema di acqua di mare filtrata, a flusso continuo e a temperatura controllata, le valvole 316L offrono diversi anni di servizio e costano una frazione del titanio. Il Duplex 2205 estende l'intervallo di sicurezza ed è spesso il compromesso su valvole più grandi dove un corpo in titanio sarebbe un problema di fusione. La decisione si basa su tre domande: la linea rimane ferma per lunghi periodi, l'acqua è clorata e la valvola è mai chiusa su una linea calda. Due risposte affermative mettono il titanio in vantaggio sul costo del ciclo di vita; tre risposte negative lasciano l'acciaio inossidabile competitivo.

Sedi e il limite di temperatura

Un corpo in titanio non rende una valvola in titanio. La sede è solitamente in PTFE fino a circa 200 gradi Celsius, RPTFE leggermente più alto, PEEK fino a circa 250 e PCTFE più basso ma con migliore resistenza alla permeazione, mentre il corpo potrebbe funzionare molto più caldo. In un sistema marino, la sede è anche il luogo in cui sabbia e frammenti di conchiglie si depositano e graffiano la sfera, quindi per le fanghi o per vapore si sceglie una valvola a passaggio totale con sede metallica e per una chiusura ermetica su acqua pulita una sede morbida. La tenuta dello stelo è il secondo punto debole: una guarnizione in grafite tollera il calore, una tenuta elastomerica tollera il disallineamento e nessuna delle due tollera una corsa a secco ad alta velocità.

Accoppiamento galvanico e fissaggi

Il titanio è catodico rispetto all'acciaio, all'alluminio e alla maggior parte degli acciai inossidabili, quindi la parte in acciaio di un giunto misto è quella che si corrode. Una valvola in titanio imbullonata a una flangia in acciaio con prigionieri in acciaio mostrerà erosione sui prigionieri molto prima che il corpo venga interessato, e uno stelo in acciaio inossidabile in un corpo in titanio è sicuro solo finché i due rimangono bagnati ed elettricamente continui. Le risposte usuali sono guarnizioni e rondelle isolanti, fissaggi rivestiti o duplex, e uno stelo nella stessa famiglia del corpo ovunque il servizio lo consenta. Anche le giunzioni filettate in titanio si grippano, quindi in fase di montaggio si utilizza un lubrificante approvato per il fluido.

Costo nel ciclo di vita della linea

Una valvola a sfera in titanio Classe 150 costa diverse volte una valvola 316L della stessa dimensione, e per un primo ordine questa differenza è difficile da giustificare. Il confronto cambia quando la valvola si trova in una linea di zavorra, un circuito di scrubber, un sistema di raffreddamento offshore o un treno di desalinizzazione, dove una valvola in acciaio inossidabile potrebbe dover essere sostituita ogni due o quattro anni e ogni sostituzione comporta uno spegnimento, una linea svuotata e un nuovo set di guarnizioni. In dieci anni, la valvola in titanio è solitamente l'articolo più economico, e su una nave il tempo di inattività rappresenta la parte maggiore del costo.

Specificare una valvola a sfera marina

Indicare il grado del corpo e della sfera, la classe di pressione e la facciata, il passaggio, il materiale della sede, lo stelo e l'attuazione, e nominare l'acqua: clorata o meno, temperatura, flusso e se la valvola rimarrà chiusa per lunghi periodi. Per una valvola in titanio, aggiungere la pressione di prova, il certificato e la marcatura, e indicare se il corpo sarà decapato o lucidato, poiché un foro lucidato è più facile da pulire e mostra prima un percorso di perdita. Dove il servizio è caldo e stagnante, specificare Gr7 anziché Gr2 e indicarlo sul disegno.

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