Nas plantas de produção de PTA na indústria química, a operação estável a longo prazo de válvulas de controle de vapor de alta temperatura e alta pressão é crucial para a segurança e economia de todo o sistema de processo. Uma planta de PTA apresentou vazamento na haste da válvula de controle em seu sistema de regulação de vapor. Esse problema de vazamento da válvula resultou não apenas em desperdício de energia, mas também representou uma ameaça à segurança da produção. Este estudo de caso GRAT analisará sistematicamente a causa dessa falha de vazamento da válvula e fornecerá uma solução, oferecendo uma referência para seleção e manutenção de válvulas em condições de trabalho semelhantes.
Especificações Técnicas
Aplicação: Sistema de Regulação de Vapor de Alta Temperatura, Planta Química de PTA
Meio: Vapor superaquecido
Material do Corpo: WCB
Tipo de Conexão: Flangeado
Tipo de Atuador: Pneumático
Temperatura de Operação: 385℃
Pressão de Operação: 4.3MPa
Data de Comissionamento: Dezembro de 2024
Local de Instalação: Linha Principal de Vapor, Planta de PTA
Após aproximadamente seis meses de operação contínua, foi observado vazamento significativo de vapor na posição da haste da válvula desta válvula de controle. A taxa de vazamento da válvula aumentou gradualmente ao longo do tempo, impactando severamente a segurança da produção e o desempenho ambiental.
Solução de Problemas e Análise
Após a chegada, a equipe de suporte técnico GRAT desmontou a válvula de controle defeituosa para inspeção e identificou os seguintes problemas:
- Havia um caminho de vazamento severo na área da gaxeta.
- A gaxeta original de PTFE apresentou sinais óbvios de envelhecimento e endurecimento.
- Alguns anéis de gaxeta estavam severamente desgastados e haviam perdido sua capacidade de vedação elástica.
Análise da Causa Raiz:
A gaxeta de PTFE é propensa a endurecer e envelhecer em ambientes de alta temperatura. Seu desempenho de vedação se degrada significativamente com grandes flutuações de temperatura. A temperatura do vapor nesta aplicação atingiu 385℃, excedendo em muito o limite normal de temperatura de serviço para gaxeta de PTFE (cerca de 200℃). Isso causou falha rápida da gaxeta, levando diretamente ao vazamento de vapor observado na válvula.
Os principais fatores que influenciam o potencial vazamento da válvula incluem:
- Parafusos da prensa-gaxeta soltos com pré-carga insuficiente (por exemplo, devido à vibração a longo prazo)
- Superfície da haste da válvula desgastada ou arranhada (por exemplo, de partículas sólidas no meio)
- Métodos de instalação incorretos da gaxeta (por exemplo, cortes dos anéis da gaxeta não escalonados)
- Uso de material de gaxeta inadequado para as condições de serviço (por exemplo, gaxeta padrão em aplicações de alta temperatura)
Solução e Implementação
Com base nas condições específicas do local, nosso pessoal técnico desenvolveu uma solução direcionada para interromper o vazamento da válvula:
Substituição do Material da Gaxeta: Toda a gaxeta original de PTFE foi substituída por gaxeta de grafite flexível. Este material oferece uma ampla faixa de temperatura (-200℃ a +600℃), excelente autolubrificação, e estabilidade térmica superior, tornando-o ideal para evitar vazamentos de válvulas de alta temperatura.
- Estrutura de Gaxeta Otimizada: Foi utilizada uma combinação de anéis de grafite flexível em camadas e anéis de reforço intermediários. Essa estrutura garante desempenho de vedação confiável ao mesmo tempo em que aumenta a resistência geral do conjunto da gaxeta para combater o vazamento da válvula.
- Procedimento de Instalação Padronizado: A gaxeta foi instalada camada por camada de acordo com os procedimentos padrão, garantindo que todos os cortes dos anéis fossem escalonados. Uma chave de torque foi usada para apertar os parafusos da prensa-gaxeta uniformemente ao torque recomendado.
Após substituir a gaxeta e otimizar o processo de instalação, a válvula de controle retomou a operação estável. Após 72 horas de monitoramento contínuo usando um detector portátil de compostos orgânicos voláteis em vários pontos ao redor da prensa-gaxeta, a vedação da haste da válvula apresentou vazamento zero.
