Badanie procesu produkcji zaworów bezpieczeństwa obciążanych sprężyną

The zawór bezpieczeństwa sprężynowy jest jednym z najbardziej podstawowych urządzeń do zarządzania ciśnieniem w inżynierii przemysłowej. Od zakładów przetwórstwa petrochemicznego po układy hydrauliczne wysokiego ciśnienia ten typ zaworu zapewnia niezawodny, samoczynny mechanizm chroniący sprzęt i personel przed niebezpiecznymi zdarzeniami nadciśnienia. Zrozumienie procesu produkcji tych zaworów pozwala inżynierom, specjalistom ds. zakupów oraz operatorom zakładów lepiej docenić precyzję i zaawansowaną naukę o materiałach, które są wykorzystywane przy produkcji każdej jednostki opuszczającej linię montażową.

Produkcja zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną nie jest prostym procesem tłoczenia ani odlewania. Wymaga ona ścisłych tolerancji wymiarowych, starannie dobranych stopów oraz rygorystycznych protokołów testowych zgodnych ze standardami międzynarodowymi dotyczącymi urządzeń ciśnieniowych. W miarę jak systemy przemysłowe przesuwają się w kierunku wyższych ciśnień roboczych i bardziej agresywnych mediów, procesy produkcyjne zaworów bezpieczeństwa obciążonych sprężyną znacznie się rozwinęły – obejmują zaawansowane centra frezarskie, badania nieniszczące oraz komputerowe projektowanie sprężyn. W niniejszym artykule omówiono pełny cykl produkcyjny zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną – od doboru surowców po ostateczną certyfikację.

Główne komponenty i ich wymagania produkcyjne

Korpus zaworu i siedzisko

Korpus zaworu bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym jest zwykle frezowany z walcowanego stali węglowej, stali nierdzewnej lub materiałów o wysokiej zawartości stopów, w zależności od przewidzianego środowiska eksploatacyjnego. Walcowanie jest preferowane w stosunku do odlewania w przypadku krytycznych zastosowań ciśnieniowych, ponieważ zapewnia gęstszą i bardziej jednorodną strukturę ziarnistą, odporną na pęknięcia zmęczeniowe pod wpływem cyklicznego obciążenia ciśnieniem. Po walcowaniu półfabrykat przenoszony jest do centrów frezowania CNC, gdzie wykonywane są wewnętrzne kanały przepływowe, otwór siedziska oraz połączenia gwintowane zgodnie z precyzyjnymi wymaganiami wymiarowymi.

Gniazdo zaworu jest zapewne najważniejszą powierzchnią w całej zespole zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną. Musi ono tworzyć szczelną, nieprzepuszczającą cieczy lub gazu uszczelkę względem tarczy, gdy zawór znajduje się w pozycji zamkniętej, a jednocześnie umożliwiać szybkie, pełne otwarcie przy osiągnięciu ciśnienia roboczego ustalonego jako punkt zadany. Powierzchnie gniazd są zazwyczaj szlifowane i polerowane do wartości chropowatości mierzonych w mikrocalach (microinches), a w przypadku zastosowań narażonych na erozję lub korozję stosuje się odpowiednie zabiegi wzmacniające twardość, takie jak napawanie stopem Stellite lub azotowanie. Każde niedoskonałość geometrii gniazda przekłada się bezpośrednio na przeciek przez gniazdo, co stanowi jedną z najczęściej zgłaszanych w praktyce awarii związanych z niskiej jakości zaworami bezpieczeństwa obciążonymi sprężyną.

Kontrola wymiarowa karoserii i gniazda wykonywana jest za pomocą maszyn pomiarowych współrzędnościowych, które weryfikują współśrodkowość otworów, kąt nachylenia gniazda oraz skok gwintu zgodnie z rysunkami konstrukcyjnymi. Taki poziom metrologii zapewnia, że przy obciążeniu tarczy przez sprężynę naprężenia kontaktowe są rozkładane równomiernie na całej obwodowej długości gniazda, co jest niezbędne do osiągnięcia klasyfikacji przecieków gniazda typu „bezprzeciekowy” lub „metal na metal”, wymaganych przez normy takie jak API 527.

Zespół tarczy i prowadnicy

Tarcza, czasem nazywana zaworem grzybkowym lub korek, jest elementem ruchomym, który unosi się od siedzenia, gdy ciśnienie w układzie przekracza siłę sprężyny. W zaworze bezpieczeństwa obciążonym sprężyną tarcza musi być precyzyjnie prowadzona, aby poruszała się w idealnie osiowym torze bez przechylania się ani zakleszczania. Przechylanie powoduje nieregularny kontakt z siedzeniem, co prowadzi do erozji typu wire-drawing oraz wczesnej nieszczelności. Element prowadzący – zwykle wykonany jako precyzyjnie obrobiona cylindryczna otwór w pokrywie lub osobny wkład prowadzący – kontroluje ten ruch osiowy.

Materiały tarcz są dobierane w zależności od medium procesowego. Tarcze ze stali nierdzewnej są standardem w ogólnych zastosowaniach chemicznych, podczas gdy tarcze ze stopu Hastelloy, Inconel lub powlekane PTFE stosuje się w przypadku silnie korozyjnych lub wysokotemperaturowych zastosowań. Geometria tarczy wpływa również na charakterystykę przepływu zaworu bezpieczeństwa obciążanego sprężyną. Płaska tarcza zapewnia ostre, skokowe otwarcie, natomiast tarcza o profilowanej geometrii lub z komorą wspomagającą (huddling chamber) zapewnia bardziej stabilne, pełne otwarcie, które jest preferowane w zastosowaniach parowych i gazowych, gdzie drgania (chatter) mogą stanowić problem.

Po obróbce mechanicznej tarcze są kontrolowane pod kątem jakości powierzchni tworzącej uszczelnienie oraz zgodności wymiarowej z określonym luzem prowadzącym. Zbyt duży luz prowadzący powoduje boczne przesunięcia tarczy, podczas gdy zbyt mały luz może spowodować przyklejenie się tarczy do prowadnicy, uniemożliwiając otwarcie zaworu przy odpowiednim ciśnieniu nastawczym. Obie te usterki są niedopuszczalne w prawidłowo wyprodukowanym zaworze bezpieczeństwa obciążanym sprężyną.

Projektowanie i wytwarzanie sprężyn

Podstawy inżynierii sprężyn

Sprężyna śrubowa ściskana jest elementem decydującym w zaworze bezpieczeństwa obciążonym sprężyną i źródłem jego nazwy. Sprężyna magazynuje energię mechaniczną podczas ściskania i uwalnia ją, aby ponownie zamknąć tarczę po spadku ciśnienia w układzie poniżej wartości nastawionej. Projektowanie sprężyny rozpoczyna się od szczegółowych obliczeń inżynierskich, uwzględniających wymagane ciśnienie nastawienia, powierzchnię otworu zaworu, pożądany zakres spadku ciśnienia (blowdown) oraz temperaturę pracy. Parametry te określają stałą sprężyny, długość swobodną, wysokość zasadniczą (głębokość całkowitego skompresowania), liczbę czynnych zwojów, średnicę drutu oraz średnią średnicę zwijania.

Drut sprężynowy do zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną jest zwykle wykonywany ze stali stopowej chromowo-krzemowej, chromowo-wanadowej lub ze stali nierdzewnej takich jak 316 lub 17-7 PH, w zależności od wymagań dotyczących temperatury i odporności na korozję. Drut jest zimno nawijany na maszynach CNC do nawijania sprężyn, które zapewniają stałą skokowość i średnicę zwojów na całej długości sprężyny. Po nawinięciu sprężyny są poddawane odpuszczaniu naprężeń w piecach o kontrolowanej atmosferze w celu usunięcia naprężeń resztkowych powstałych podczas nawijania, które mogłyby prowadzić do relaksacji ustawienia w czasie.

Piaskowanie uderzeniowe jest często stosowane do sprężyn przeznaczonych do pracy w warunkach wysokiej liczby cykli lub wysokiego ciśnienia. Proces ten polega na bombardowaniu powierzchni sprężyny małymi kulkami stalowymi lub ceramicznymi, co wywołuje ściskające naprężenia resztkowe w warstwie powierzchniowej i znacząco poprawia trwałość zmęczeniową. Dla sprężyny zaworu bezpieczeństwa montowanego w systemie poddanym częstym fluktuacjom ciśnienia sprężyny poddane piaskowaniu uderzeniowemu pozwalają wydłużyć interwały konserwacji oraz zmniejszyć ryzyko pęknięcia sprężyny spowodowanego zmęczeniem – stanu awaryjnego o katastrofalnych skutkach.

Weryfikacja i śledzoność współczynnika sztywności sprężyny

Każdą sprężynę stosowaną w zaworze bezpieczeństwa z napędem sprężynowym należy przetestować na urządzeniu do pomiaru współczynnika sztywności sprężyny, które mierzy zależność obciążenia od ugięcia w całym zakresie pracy. Zmierzony współczynnik sztywności porównuje się ze specyfikacją projektową, a sprężyny wykraczające poza dopuszczalny zakres tolerancji są odrzucane. W środowiskach produkcyjnych, w których szczególny nacisk kładzie się na jakość, nie chodzi tu o kontrolę próbki — jest to wymóg 100-procentowej inspekcji, ponieważ współczynnik sztywności sprężyny determinuje bezpośrednio ciśnienie nastawy gotowego zaworu.

Śledzimy również pochodzenie materiału. Każda partia sprężyn musi być towarzyszona certyfikatem hutniczym potwierdzającym skład chemiczny i właściwości mechaniczne drutu. Dokumentacja ta jest przechowywana jako część dokumentacji jakościowej zaworu i jest wymagana do certyfikacji urządzeń ciśnieniowych zgodnie z dyrektywami takimi jak europejska Dyrektywa dotycząca wyposażenia ciśnieniowego lub norma ASME Section VIII. Bez pełnej śledzimy pochodzenia materiału zawór bezpieczeństwa z napędem sprężynowym nie może być prawidłowo zainstalowany w wielu regulowanych branżach.

Powłoki powierzchniowe sprężyn, takie jak epoksydowe, fosforan cynkowy lub PTFE, stosuje się w środowiskach, w których sprężyna jest narażona na działanie korozyjnych mediów procesowych lub wilgotnej atmosfery. Powłoki te muszą być nanoszone jednolicie, bez mostkowania między zwojami, które mogłoby zmienić skuteczną stałą sprężyny. Grubość powłoki weryfikuje się za pomocą mierników magnetycznych lub wirowych prądów wirowych w ramach końcowej inspekcji sprężyn.

Montaż, regulacja ciśnienia ustawienia oraz badania

Kontrolowane praktyki montażowe

Montaż zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną odbywa się w kontrolowanym środowisku, w którym ściśle utrzymywana jest czystość. Zanieczyszczenie powierzchni siedziska lub tarczy podczas montażu jest główną przyczyną początkowej wycieku przez siedzisko, dlatego strefy montażu są zazwyczaj wyposażone w systemy filtrowanego powietrza, a technicy zakładają rękawiczki nie pozostawiające włókien. Elementy są czyszczone za pomocą ultradźwięków lub odtłuszczane za pomocą ściereczek nasączonych rozpuszczalnikiem przed montażem, a smary nanoszone są wyłącznie na określone powierzchnie, takie jak złączenia gwintowe i otwory prowadzące, nigdy zaś na powierzchnie uszczelniające.

Sprężyna jest zamontowana pomiędzy tarczą a śrubą nastawną, która jest wkręcana w pokrywę. Obracanie śruby nastawnej powoduje ściskanie lub luzowanie sprężyny, co podnosi lub obniża ciśnienie nastawy. Ta regulacja stanowi główną metodę kalibracji zaworu bezpieczeństwa z naprężeniem sprężynowym do wymaganego ciśnienia nastawy i musi być przeprowadzona na skalibrowanym stanowisku testowym, a nie oszacowana jedynie na podstawie wrażeń dotykowych lub obliczeń. Po osiągnięciu właściwego ciśnienia nastawy śruba nastawna jest zabezpieczana nakrętką blokującą, a do zapobieżenia nieuprawnionym regulacjom w terenie stosuje się plombę zapewniającą widoczność naruszenia.

Wartości momentów dokręcania dla wszystkich połączeń gwintowanych są określone w procedurze montażu i weryfikowane za pomocą skalibrowanych kluczy dynamometrycznych. Połączenia niedokręcone mogą poluzować się pod wpływem drgań, natomiast połączenia przekręcone mogą spowodować odkształcenie korpusu i zaburzyć geometrię usadzenia. Obie te sytuacje pogarszają wydajność zaworu bezpieczeństwa z naprężeniem sprężynowym w trakcie eksploatacji.

Badanie ciśnienia nastawy oraz weryfikacja szczelności usadzenia

Każdy zawór bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym musi zostać przetestowany na stanowisku badawczym hydraulicznym lub pneumatycznym przed wysyłką. Na stanowisku badawczym do wlotu zaworu przykłada się kontrolowane ciśnienie, podczas gdy wyjście jest monitorowane. Ciśnienie zwiększa się powoli aż do otwarcia zaworu, a zarejestrowane ciśnienie otwarcia jest uznawane za ciśnienie nastawienia. W przypadku zaworów przeznaczonych do obsługi gazów ciśnienie nastawienia zwykle weryfikuje się za pomocą azotu lub powietrza, natomiast w przypadku zaworów przeznaczonych do obsługi cieczy stosuje się wodę. Zmierzone ciśnienie nastawienia musi mieścić się w zakresie tolerancji określonym przez odpowiedni standard, który zazwyczaj wynosi ±3% dla ciśnień nastawienia powyżej 70 psi zgodnie z przepisami ASME Section VIII.

Testy wycieku uszczelki są wykonywane po teście ciśnienia nastawienia poprzez zastosowanie ciśnienia równego 90% ciśnienia nastawienia do wejścia zaworu i obserwację wyjścia pod kątem wycieku. W przypadku konstrukcji metalowych zaworów bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym wyciek mierzony jest w liczbie pęcherzyków na minutę przy użyciu zanurzonej rury wyjściowej, a dopuszczalna wartość wycieku określona jest w normie API 527. Zawory z miękką uszczelką wyposażone w tarcze z elastomeru lub PTFE powinny zapewniać brak wycieku przy ciśnieniu wynoszącym 90% ciśnienia nastawienia.

Badanie statyczne obudowy przeprowadza się oddzielnie przy ciśnieniu 1,5-krotnie przekraczającym maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze, aby zweryfikować integralność konstrukcyjną elementów wytrzymujących ciśnienie. Wystąpienie jakiegokolwiek wycieku przez ścianę obudowy, połączenie pokrywy lub połączenia gwintowane podczas tego testu skutkuje odrzuceniem zaworu oraz analizą przyczyny pierwotnej przed jego ponowną obróbką i ponownym przetestowaniem. Ten wieloetapowy protokół badań zapewnia, że każdy zawór bezpieczeństwa z napędem sprężynowym opuszczający zakład produkcyjny spełnia zarówno wymagania funkcjonalne, jak i konstrukcyjne.

Wybór materiałów i zgodność ze standardami

Dobór materiałów do warunków eksploatacji

Wybór materiału dla zaworu bezpieczeństwa obciążonego sprężyną zależy od trzech głównych czynników: zgodności chemicznej medium roboczego z materiałami zaworu, zakresu temperatur roboczych oraz klasy ciśnienia. Korpusy ze stali węglowej są odpowiednie do zastosowań niemających charakteru korozyjnego przy umiarkowanych temperaturach, podczas gdy stal nierdzewna jest domyślnym wyborem dla środowisk wodnych, kwasowych lub utleniających. W przypadku zastosowań kriogenicznych wymagane są stale nierdzewne austenityczne lub specjalne stali węglowe przeznaczone do niskich temperatur, posiadające potwierdzoną odporność na uderzenie, ponieważ zwykła stal węglowa staje się krucha w temperaturach poniżej zera stopni Celsjusza.

Uszczelki elastomerowe i miękkie wkłady uszczelniające muszą również być dopasowane do medium procesowego. Kauczuk akrylonitrylowo-butadienowy (NBR) jest zgodny z płynami opartymi na ropie naftowej, kauczuk EPDM stosuje się w przypadku pary i gorącej wody, natomiast fluorokauczuk Viton zapewnia szeroką odporność chemiczną wobec agresywnych rozpuszczalników i kwasów. Wybór niewłaściwego elastomeru w zaworze bezpieczeństwa obciążanym sprężyną może prowadzić do szybkiego zużycia uszczelki, jej rozdęcia uniemożliwiającego prawidłowe przyleganie tarczy lub utwardzenia powodującego zaklinowanie zaworu w pozycji otwartej lub zamkniętej.

Eksploatacja w warunkach wysokiej temperatury powyżej 450 °C wiąże się z dodatkową złożonością, ponieważ standardowe materiały sprężyn tracą moduł sprężystości w podwyższonej temperaturze, co powoduje obniżanie się ciśnienia nastawienia w miarę mięknięcia sprężyny. Producentowie radzą sobie z tym zagadnieniem poprzez stosowanie stopów sprężyn odpornych na wysokie temperatury oraz poprzez zastosowanie współczynnika korekcji temperaturowej podczas kalibracji ciśnienia nastawienia, dzięki czemu zawór otwiera się przy właściwym ciśnieniu w temperaturze roboczej, a nie w temperaturze otoczenia.

Zgodność z normami międzynarodowymi

Zawór bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym przeznaczony do stosowania w urządzeniach regulujących ciśnienie musi spełniać jedną lub więcej norm międzynarodowych, w zależności od rynku i zastosowania. Sekcja VIII normy ASME oraz powiązane normy ASME/ANSI regulują urządzenia bezpieczeństwa ciśnieniowego w Stanach Zjednoczonych oraz wielu rynkach międzynarodowych. Normy API 520 i API 521 zawierają wytyczne dotyczące doboru i wymiarowania, podczas gdy norma API 526 określa standardowe rozmiary otworów oraz klasy ciśnień i temperatur dla projektów zaworów bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym z kołnierzami.

W Europie Dyrektywa w sprawie wyposażenia ciśnieniowego oraz jej następcza Rozporządzenie w sprawie wyposażenia ciśnieniowego wymagają, aby akcesoria bezpieczeństwa, w tym zawory bezpieczeństwa obciążane sprężyną, były oznaczone znakiem CE, który przyznawany jest jedynie po przeprowadzeniu oceny zgodności przez jednostkę notyfikowaną. Ocena ta obejmuje przegląd systemu zarządzania jakością producenta, obliczeń projektowych, dokumentacji materiałowej oraz protokołów badań. Utrzymanie tej certyfikacji wymaga przeprowadzania regularnych audytów nadzorczych oraz przechowywania pełnej dokumentacji produkcyjnej dla każdego wyprodukowanego zaworu.

ISO 4126 zapewnia międzynarodowo zharmonizowany ramowy standard dla urządzeń bezpieczeństwa chroniących przed nadmiernym ciśnieniem, a wielu producentów projektuje swoje serie zaworów bezpieczeństwa sprężynowych tak, aby jednocześnie spełniały wymagania norm ASME, API oraz ISO, co umożliwia obsługę rynków globalnych bez konieczności utrzymywania oddzielnych wariantów produktów. Ta zharmonizacja upraszcza zakupy dla operatorów wielonarodowych, którzy potrzebują spójnej dokumentacji wydajności na obiektach działających w różnych jurysdykcjach regulacyjnych.

Zapewnienie jakości i śledzalność w procesie produkcji

Kontrola w trakcie procesu produkcyjnego oraz dokumentacja

Zapewnienie jakości w produkcji zaworów bezpieczeństwa z napędem sprężynowym nie ogranicza się jedynie do końcowych badań. Rozpoczyna się ono od kontroli materiałów przyjmowanych do produkcji, podczas której surowce są weryfikowane na podstawie certyfikatów wytwórni oraz poddawane identyfikacji materiału metodą fluorescencji rentgenowskiej (XRF) lub spektrometrii emisyjnej optycznej (OES). Ten etap zapobiega przypadkowemu zastosowaniu niewłaściwych stopów, co stanowi znany przypadek awarii w produkcji urządzeń ciśnieniowych i było pierwotną przyczyną kilku głośnych wypadków przemysłowych.

Kontrolne punkty inspekcyjne w trakcie procesu produkcyjnego są ustalone na każdym głównym etapie wytwarzania: po kuciu, po obróbce wstępnej, po obróbce dokładnej, po obróbce cieplnej oraz po obróbce powierzchniowej. Dane pomiarowe uzyskane na każdym z tych punktów są rejestrowane w dokumencie śledzącym („traveler”), który towarzyszy każdemu zaworowi w całym cyklu produkcji. Dokument ten staje się częścią trwałego rekordu jakości i jest odnoszony podczas końcowej inspekcji oraz certyfikacji.

Metody nieniszczącej kontroli jakości, takie jak badania penetracyjne cieczami i badania magnetyczne proszkami, są stosowane do przetwarzanych korpusów i pokryw w celu wykrycia pęknięć lub nieciągłości występujących na powierzchni, które mogłyby się rozprzestrzenić pod wpływem cyklicznego obciążenia ciśnieniem. Badania ultradźwiękowe są stosowane do elementów o większej grubości ścianki, gdzie sama kontrola powierzchniowa nie jest wystarczająca do potwierdzenia braku wad wewnętrznych. Kontrole te są wykonywane przez certyfikowanych techników NDT, których kwalifikacje są utrzymywane zgodnie z programami takimi jak ASNT SNT-TC-1A lub ISO 9712.

Śledzalność i dokumentacja certyfikacyjna

Pełna śledzilność jest nieodzownym wymogiem dla zaworu bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym stosowanego w zastosowaniach krytycznych pod względem bezpieczeństwa. Każdy zawór otrzymuje unikalny numer seryjny, który łączy go ze wszystkimi powiązanymi dokumentami produkcyjnymi, w tym certyfikatami materiałów, raportami z inspekcji frezowania, danymi testów sprężyn, protokołami montażu oraz wynikami końcowych badań. Numer seryjny ten jest tłoczony lub grawerowany na tabliczce znamionowej zaworu wraz z ciśnieniem nastawienia, maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniem roboczym, zakresem temperatury roboczej, oznaczeniem otworu przepływowego oraz odpowiednimi oznaczeniami standardów.

Ostateczny pakiet dokumentacji dostarczany z każdą zaworą bezpieczeństwa ze sprężynowym obciążeniem zwykle obejmuje raport z badań materiału, raport z pomiarów wymiarowych, certyfikat badań sprężyny, certyfikat próby hydraulicznej, certyfikat próby ustawienia ciśnienia otwarcia oraz certyfikat próby wycieku przez uszczelnienie siedziby. W przypadku zaworów dostarczanych do przemysłu jądrowego, morskiego lub innych bardzo regulowanych sektorów może być również wymagana niezależna kontrola z udziałem strony trzeciej – organu inspekcyjnego – co dodatkowo wzmocnia wiarygodność dokumentacji produkcyjnej.

Producenti dostarczający zawory bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym na wiele rynków globalnych utrzymują swoje systemy zarządzania jakością na poziomie certyfikacji ISO 9001 jako podstawy, przy czym dodatkowe certyfikaty, takie jak znak ASME U, moduł PED H lub certyfikat SIL dla zastosowań związanych z bezpieczeństwem funkcjonalnym, są nakładane powyżej tej podstawy. Te certyfikaty nie są jedynie elementami marketingowymi — stanowią udokumentowane dowody na to, że procesy produkcyjne, systemy kontroli oraz kompetencje personelu spełniają określone międzynarodowe standardy bezpieczeństwa urządzeń ciśnieniowych.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między zaworem bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym a zaworem bezpieczeństwa?

Terminy te są często używane zamiennie, jednak w niektórych standardach istnieje techniczna różnica. Zawór bezpieczeństwa jest specjalnie zaprojektowany do pracy z płynami ściśliwymi, takimi jak para lub gaz, i charakteryzuje się szybką, pełną akcją otwarcia typu „pop”. Zawór przelewowy jest zaprojektowany do obsługi cieczy i otwiera się w sposób proporcjonalny do nadciśnienia. Zawór przelewowy ze sprężyną naciskową może odnosić się do obu typów, ponieważ w obu przypadkach jako element napędzający stosowana jest sprężyna śrubowa ściskana. Konkretna aplikacja oraz rodzaj medium decydują o tym, który projekt i który standard są stosowane.

Jak często należy sprawdzać i ponownie certyfikować zawór przelewowy ze sprężyną naciskową?

Interwały testowania zależą od środowiska eksploatacyjnego, wymogów regulacyjnych oraz programu zarządzania ryzykiem operatora. W przemyśle procesowym ogólnie rzecz biorąc, zawory bezpieczeństwa z napędem sprężynowym są testowane i ponownie certyfikowane co jeden do pięciu lat. Zawory pracujące w warunkach trudnych — np. przy dużej częstotliwości cykli, w obecności mediów korozyjnych lub pary o wysokiej temperaturze — mogą wymagać testowania co roku. Ramy regulacyjne, takie jak OSHA PSM w Stanach Zjednoczonych czy COMAH w Zjednoczonym Królestwie, wymagają udokumentowanych programów inspekcyjnych i testowych z określonymi interwałami, opartymi na wynikach analizy zagrożeń procesowych.

Czy zawór bezpieczeństwa z napędem sprężynowym można naprawić i ponownie certyfikować po jego zadziałaniu?

Tak, w większości przypadków zawór bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym można naprawić i ponownie certyfikować w uprawnionej warsztatowej placówce posiadającej odpowiednie upoważnienie, np. posiadającą znak VR ASME. Po wyzwoleniu zaworu należy go wyłączyć z eksploatacji i poddać inspekcji w celu stwierdzenia uszkodzeń siedziska, erozji tarczy, utraty napięcia sprężyny oraz korozji korpusu. Zużyte lub uszkodzone elementy są wymieniane, zawór jest ponownie montowany, a następnie poddawany testom weryfikującym ciśnienie zadziałania oraz szczelność siedziska przed powrotem do eksploatacji. Kontynuowanie użytkowania zaworu bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym po jego wyzwoleniu bez wcześniejszej inspekcji stanowi uznane zagrożenie bezpieczeństwa.

Co powoduje drganie (chattering) zaworu bezpieczeństwa z obciążeniem sprężynowym podczas pracy?

Drganie to szybkie, powtarzające się otwieranie i zamykanie zaworu bezpieczeństwa, które występuje, gdy ciśnienie w układzie utrzymuje się w pobliżu ustawionego ciśnienia otwarcia bez wystarczającego nadciśnienia zapewniającego stabilne, pełne otwarcie. Zjawisko to występuje najczęściej w układach gazowych i parowych i jest szkodliwe, ponieważ powtarzające się uderzenia tarczy o siedzisko powodują szybką erozję obu powierzchni. Typowymi przyczynami są: zawór o zbyt dużej średnicy w stosunku do wymaganego przepływu chwilowego, niewystarczający spadek ciśnienia w układzie pomiędzy źródłem a wlotem zaworu lub zbyt wysokie ciśnienie zwrotne na wylocie zaworu. Usunięcie drgania zwykle wymaga ponownego dobrania zaworu bezpieczeństwa sprężynowego tak, aby lepiej odpowiadał rzeczywistemu obciążeniu chwilowemu, lub zmiany konfiguracji rurociągu powodującej niestabilność ciśnienia.