Forged Steel Gate Valves là gì? Cấu tạo, ưu điểm và ứng dụng

Forged Steel Gate Valves là van cổng thép rèn, được chế tạo bằng phương pháp rèn thép thay vì đúc thân van. Van được sử dụng chủ yếu để đóng hoặc mở hoàn toàn dòng lưu chất trong hệ thống đường ống công nghiệp có yêu cầu cao về áp suất và nhiệt độ.

So với nhiều dòng van cổng đúc thông thường, van cổng thép rèn thường có kết cấu chắc chắn, khả năng chịu áp lực tốt và phù hợp với các hệ thống có đường kính nhỏ đến trung bình. Sản phẩm thường xuất hiện trong ngành dầu khí, hóa dầu, điện, hơi nước, khí và các hệ thống công nghiệp áp suất cao.

Cấu tạo Forged Steel  Gate Valves

Thân van thép rèn

Thân van là bộ phận chính chịu áp lực của hệ thống và chứa toàn bộ cơ cấu đóng mở. Khác với thân van đúc, thân Forged Steel  Gate Valves được tạo hình từ phôi thép bằng quá trình rèn, giúp tạo ra cấu trúc vật liệu có độ bền cơ học cao.

Thân van thường được chế tạo từ các vật liệu như A105, F11, F22, F304, F316 hoặc những vật liệu khác tùy theo nhiệt độ và môi trường làm việc. Việc lựa chọn vật liệu cần căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế và điều kiện vận hành thực tế.

Cửa van

Cửa van là bộ phận chuyển động lên xuống để đóng hoặc mở dòng lưu chất. Tùy thiết kế, van cổng thép rèn có thể sử dụng wedge gate dạng nêm hoặc các cấu hình cửa van khác.

Khi cửa van được nâng hoàn toàn, dòng lưu chất có thể đi qua gần như toàn bộ tiết diện đường ống. Khi cửa van hạ xuống vị trí đóng, nó tạo thành một lớp chắn giữa hai phía của đường ống.

Trục van

Trục van truyền chuyển động từ tay quay hoặc bộ truyền động xuống cửa van. Khi người vận hành xoay tay quay, trục chuyển động theo chiều lên hoặc xuống để đưa cửa van đến vị trí đóng hoặc mở.

Trục có thể được thiết kế theo kiểu rising stem hoặc non-rising stem tùy từng model. Với hệ thống công nghiệp, cần xác định đúng kiểu trục để phù hợp với không gian lắp đặt và yêu cầu vận hành.

Nắp van

Nắp van được lắp phía trên thân để bao bọc cơ cấu cửa van và trục van. Tùy thiết kế, nắp có thể được kết nối với thân bằng ren, bulông hoặc các cấu trúc chuyên dụng.

Đối với van thép rèn áp suất cao, kết nối thân và nắp phải bảo đảm khả năng chịu áp lực cũng như độ kín trong suốt quá trình vận hành. Thiết kế này thường được tính toán theo tiêu chuẩn áp dụng cho van công nghiệp.

Gioăng và bộ làm kín

Gioăng có nhiệm vụ tạo độ kín giữa các bộ phận của van và hạn chế rò rỉ lưu chất ra môi trường. Vật liệu làm kín có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ, áp suất và loại lưu chất.

Đối với hệ thống hơi hoặc dầu khí nhiệt độ cao, vật liệu packing và gasket cần được lựa chọn đặc biệt cẩn thận. Một bộ làm kín không phù hợp có thể dẫn đến rò rỉ ngay cả khi thân van vẫn hoạt động bình thường.

Nguyên lý hoạt động của Forged Steel  Gate Valves

Khi van mở

Khi xoay tay quay theo chiều mở, trục van đưa cửa van di chuyển lên khỏi đường dòng chảy. Khi cửa van đạt vị trí mở hoàn toàn, tiết diện dòng chảy được mở tối đa.

Van cổng được thiết kế chủ yếu cho trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Khi mở hoàn toàn, van thường tạo ra tổn thất áp suất thấp hơn so với một số loại van điều tiết.

Khi van đóng

Khi xoay tay quay theo chiều đóng, cửa van di chuyển xuống và chắn đường lưu chất. Khi cửa van tiếp xúc với bề mặt làm kín, dòng chảy được ngăn lại.

Cơ cấu này giúp van thực hiện chức năng cô lập đường ống hoặc thiết bị. Tuy nhiên, thời gian đóng mở van cổng thường lâu hơn van bi hoặc van bướm do phải xoay tay quay nhiều vòng.

Không dùng chủ yếu để điều tiết

Forged Steel  Gate Valves được thiết kế chủ yếu cho chức năng đóng ngắt, không phải điều chỉnh lưu lượng liên tục. Khi cửa van chỉ mở một phần, dòng lưu chất có thể gây rung động, xói mòn hoặc ảnh hưởng đến bề mặt làm kín.

Nếu hệ thống cần điều tiết lưu lượng thường xuyên, nên sử dụng van cầu hoặc van điều khiển chuyên dụng. Van cổng phù hợp hơn với những vị trí cần cô lập đường ống.

Các loại Forged Steel  Gate Valves phổ biến

Wedge Gate Valve

Wedge Gate Valve sử dụng cửa van dạng nêm để tạo lực ép lên hai bề mặt làm kín. Đây là cấu hình rất phổ biến trong các dòng van cổng thép rèn công nghiệp.

Thiết kế dạng nêm giúp tạo độ kín tốt khi van đóng hoàn toàn. Tùy thiết kế, cửa van có thể là solid wedge, flexible wedge hoặc các cấu hình khác.

Solid Wedge Gate Valve

Solid wedge là loại cửa van có kết cấu nguyên khối và tương đối đơn giản. Thiết kế này có độ bền cơ học tốt và được sử dụng trong nhiều hệ thống công nghiệp.

Van solid wedge phù hợp với các ứng dụng đóng ngắt thông thường. Tuy nhiên, cần lựa chọn đúng vật liệu và cấp áp suất khi sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao.

Rising Stem Gate Valve

Ở loại rising stem, trục van di chuyển lên xuống cùng với quá trình nâng hoặc hạ cửa van. Vị trí của trục giúp người vận hành dễ dàng nhận biết van đang mở hay đóng.

Ưu điểm này rất hữu ích trong các hệ thống cần kiểm tra trực quan trạng thái van. Tuy nhiên, cần có đủ không gian phía trên van để trục có thể nâng lên khi mở.

Tiêu chuẩn của Forged Steel  Gate Valves

API 602

API 602 là tiêu chuẩn quan trọng thường được áp dụng cho các dòng van cổng, van cầu và van một chiều thép rèn có kích thước nhỏ. Van được thiết kế theo tiêu chuẩn này thường được sử dụng trong các hệ thống công nghiệp yêu cầu cao về độ tin cậy.

Khi lựa chọn van API 602, cần kiểm tra đầy đủ kích thước, cấp áp suất, vật liệu và cấu hình kết nối. Không nên chỉ dựa vào tên tiêu chuẩn mà bỏ qua các thông số thiết kế cụ thể.

ASME B16.34

ASME B16.34 quy định nhiều yêu cầu liên quan đến van, bao gồm thiết kế, vật liệu, áp suất-nhiệt độ, kích thước và thử nghiệm. Tiêu chuẩn này thường được sử dụng kết hợp với các tiêu chuẩn sản phẩm khác trong thiết kế van công nghiệp.

Đối với dự án dầu khí hoặc năng lượng, yêu cầu kỹ thuật có thể tham chiếu đồng thời nhiều tiêu chuẩn. Vì vậy, cần kiểm tra specification của dự án trước khi lựa chọn model.

Cấp áp suất của Forged Steel  Gate Valves

Class 150

Class 150 là một trong những cấp áp suất phổ biến của van công nghiệp. Van Class 150 có thể được sử dụng trong nhiều hệ thống áp suất vừa phải tùy theo vật liệu và nhiệt độ.

Không nên hiểu Class 150 là một giá trị áp suất cố định áp dụng cho mọi điều kiện. Khả năng chịu áp thực tế phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ theo bảng pressure-temperature rating tương ứng.

Class 300 và Class 600

Class 300 và Class 600 được sử dụng cho các hệ thống có yêu cầu áp suất cao hơn. Các cấp này phổ biến trong dầu khí, hóa dầu, nhà máy điện và các hệ thống công nghiệp.

Khi cấp áp suất tăng, yêu cầu về vật liệu, thiết kế và thử nghiệm cũng trở nên nghiêm ngặt hơn. Việc lựa chọn phải dựa trên áp suất và nhiệt độ thiết kế của hệ thống.

Class 800, 1500 và 2500

Các dòng Forged Steel  Gate Valves Class 800, Class 1500 và Class 2500 được sử dụng cho các hệ thống áp suất rất cao. Đây thường là các ứng dụng chuyên dụng trong dầu khí, năng lượng và các dây chuyền công nghiệp đặc biệt.

Van ở cấp áp suất cao thường có yêu cầu nghiêm ngặt về vật liệu, kết nối, độ kín và kiểm tra. Do đó, cần lựa chọn theo đúng specification của hệ thống thay vì chỉ dựa vào kích thước van.

Ứng dụng của Forged Steel Gate Valves

Ngành dầu khí

Forged Steel Gate Valves được sử dụng trong nhiều hệ thống dầu khí để cô lập đường ống và thiết bị. Các ứng dụng có thể bao gồm dầu thô, khí tự nhiên, sản phẩm hóa dầu và các hệ thống phụ trợ.

Van thường được lựa chọn theo tiêu chuẩn API và ASME phù hợp với specification của dự án. Đối với môi trường có yêu cầu đặc biệt, cần kiểm tra cả vật liệu thân, trim và packing.

Nhà máy điện

Trong nhà máy điện, van cổng thép rèn có thể được sử dụng trong hệ thống hơi, nước cấp và các đường ống phụ trợ. Các hệ thống nhiệt độ và áp suất cao yêu cầu van có khả năng chịu điều kiện vận hành tương ứng.

Việc lựa chọn vật liệu thường được thực hiện dựa trên nhiệt độ và áp suất thiết kế. Những ứng dụng nhiệt độ cao có thể yêu cầu vật liệu alloy steel thay vì carbon steel thông thường.

Nhà máy hóa chất

Van thép rèn có thể được sử dụng trong một số hệ thống hóa chất phù hợp với vật liệu và gioăng của van. Khả năng tương thích hóa học phải được đánh giá trước khi lựa chọn.

Không phải van thép rèn nào cũng sử dụng được cho hóa chất. Cần kiểm tra tính tương thích của thân van, seat, packing và các bộ phận tiếp xúc với lưu chất.

Cách lựa chọn Forged Steel Gate Valves

Xác định kích thước

Forged Steel Gate Valves thường được sử dụng cho các đường ống có kích thước nhỏ và trung bình. Cần xác định DN hoặc NPS của đường ống trước khi lựa chọn.

Ngoài kích thước danh nghĩa, cần kiểm tra bore của van, chiều dài face-to-face và kiểu kết nối. Những thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lắp đặt và tổn thất áp suất của hệ thống.

Xác định Class

Cần xác định áp suất và nhiệt độ thiết kế để lựa chọn Class phù hợp. Các cấp phổ biến có thể gồm Class 150, 300, 600, 800, 1500 và 2500 tùy dòng sản phẩm.

Không nên lựa chọn Class chỉ dựa trên áp suất vận hành thông thường. Cần tính đến điều kiện thiết kế và pressure-temperature rating của vật liệu.

FAQ về Forged Steel Gate Valves

Forged Steel Gate Valves là gì?

Forged Steel Gate Valves là van cổng được chế tạo bằng phương pháp rèn thép. Van sử dụng cửa van chuyển động lên xuống để đóng hoặc mở dòng lưu chất trong đường ống.

Sản phẩm thường được sử dụng trong hệ thống dầu khí, hóa dầu, hơi nước và các ứng dụng công nghiệp áp suất cao. Van đặc biệt phổ biến ở các kích thước nhỏ và trung bình.

Forged Gate Valve khác Cast Gate Valve như thế nào?

Forged Gate Valve được chế tạo từ phôi thép rèn, trong khi Cast Gate Valve được chế tạo bằng phương pháp đúc. Công nghệ rèn thường mang lại đặc tính cơ học tốt và phù hợp với nhiều ứng dụng áp suất cao.

Van đúc có ưu thế về khả năng tạo hình đối với các kích thước lớn và cấu trúc phức tạp. Việc lựa chọn forged hay cast phụ thuộc vào kích thước, áp suất, vật liệu, chi phí và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.

Forged Steel Gate Valve có dùng để điều tiết không?

Không nên sử dụng van cổng thép rèn làm van điều tiết chính. Van được thiết kế chủ yếu cho trạng thái đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn.

Nếu để cửa van ở trạng thái mở một phần trong thời gian dài, dòng lưu chất có thể gây rung động và xói mòn bề mặt làm kín. Với yêu cầu điều tiết, nên sử dụng van cầu hoặc van điều khiển chuyên dụng.

Forged Steel Gate Valve Class 800 là gì?

Class 800 là cấp pressure class thường gặp ở các dòng van thép rèn áp suất cao. Van Class 800 được sử dụng trong các hệ thống công nghiệp có yêu cầu cao hơn so với nhiều cấu hình Class 150 hoặc Class 300.

Khả năng chịu áp thực tế không thể xác định chỉ bằng con số "800". Cần xem bảng pressure-temperature rating và vật liệu cụ thể của nhà sản xuất để xác định giới hạn làm việc.

Forged Steel Gate Valve có những vật liệu nào?

Các vật liệu thường gặp gồm carbon steel, alloy steel và stainless steel. A105 thường được sử dụng cho nhiều dòng van thép rèn carbon steel, trong khi F11 và F22 có thể được sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ cao hơn.

Inox như F304 hoặc F316 được sử dụng khi cần khả năng chống ăn mòn cao hơn. Tuy nhiên, vật liệu phù hợp phải được xác định dựa trên lưu chất, nhiệt độ, áp suất và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.

Kết luận

Forged Steel Gate Valves là dòng van cổng thép rèn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp yêu cầu độ bền và khả năng chịu áp suất cao. Van có cấu tạo chắc chắn, khả năng làm kín tốt và nhiều lựa chọn về vật liệu, kích thước cũng như cấp áp suất.

Khi lựa chọn Forged Steel  Gate Valves, cần xác định đầy đủ kích thước, pressure class, vật liệu, kiểu kết nối, nhiệt độ, áp suất và loại lưu chất. Đối với các dự án dầu khí, hóa dầu hoặc nhà máy điện, cần đặc biệt chú ý đến các tiêu chuẩn như API 602, ASME B16.34 và yêu cầu thử nghiệm áp dụng cho sản phẩm Forged Steel Gate Valves.