Działanie zaworów kulowych pod wysokim ciśnieniem w gazociągach i systemach zaopatrzenia w wodę

Kulowe zawory wysokociśnieniowe są kluczowymi elementami w infrastrukturze krytycznej, zapewniając niezawodną kontrolę przepływu w systemach transmisji gazu ziemnego i dostawy wody pitnej. Zawory te pracują w warunkach wymagających dużego precyzji uszczelnienia, odporności na korozję oraz wytrzymałości mechanicznej.

Rurociągi gazowe: Wydajność w środowiskach gazu kwaśnego
W sieciach transmisji gazu ziemnego zawory kulowe muszą wytrzymać wysokie ciśnienia (do 10 MPa na niektórych odcinkach) oraz agresywny gaz kwaśny (stężenie H₂S ≥ 300 ppm), co wymaga ścisłego przestrzegania norm API 6D i NACE MR0175.

Zgodność materiału i projektu
Odporność na gaz kwaśny: Korpusy zaworów i ich elementy robocze wykonane są zazwyczaj ze stali nierdzewnej ferrytowo-austenitycznej (ASTM A890 Gr. 5A) lub stopów niklowych (Inconel 625), certyfikowanych zgodnie z normą NACE MR0175 w celu zapobieżenia pękaniu od naprężenia siarczkowego (SSC) i pękaniu indukowanemu wodorem (HIC).

Wyzwania związane z instalacją i eksploatacją
Spawanie i zarządzanie naprężeniami: Zawory są spawane (ASME B31.8) lub kołnierzowe (ANSI B16.5) do rurociągów, przy czym prawidłowe wyrównanie jest kluczowe, aby zapobiec odkształceniom siedzenia spowodowanym naprężeniami termicznymi. W incydencie z 2022 roku niewłaściwe wyrównanie kołnierzy spowodowało przesunięcie siedzenia o 0,5 mm, co doprowadziło do awarii uszczelnienia podczas skoku ciśnienia.

Systemy zaopatrzenia w wodę: Trwałość w środowiskach chlorowanych
W miejskich systemach dystrybucji wody kulowe zawory muszą obsługiwać ciągły przepływ (prędkość ≤3 m/s) oraz wodę chlorowaną (chlor swobodny 0,5–1,5 mg/L), spełniając normy AWWA C507 oraz NSF/ANSI 61 dotyczące bezpieczeństwa wody przeznaczonej na potrzeby spożywcze.

Wnioski
Zawory kulowe wysokociśnieniowe doskonale sprawdzają się w różnorodnych krytycznych zastosowaniach, gdy są połączone z inżynierią materiałową, zgodnością ze standardami oraz proaktywnym utrzymaniem ruchu. W przypadku gazu ziemnego kluczowe znaczenie mają odporność na gaz kwaśny i uszczelnienia bez wycieków, natomiast w systemach wodnych istotna jest tolerancja chlorowania oraz niezawodność cyklu pracy. Poprzez integrowanie danych z terenu, standardów branżowych (API, AWWA, ISO) oraz nowych technologii operatorzy mogą optymalizować wydajność zaworów, zapewniając bezpieczeństwo i skuteczność działania sieci infrastrukturalnych.