Válvula de bola de titanio o acero inoxidable para uso marino

Válvula de bola de titanio o acero inoxidable para uso marino

Una válvula de bola en agua de mar rara vez falla porque el desgaste del cuerpo era uniforme. Falla en la grieta: debajo de la junta del cuerpo, detrás del anillo del asiento, en el espacio entre la bola y el vástago, o en la rosca de un perno de la tapa. Ese es el lugar donde una válvula de acero inoxidable cede y el lugar donde el titanio justifica su precio, y es la razón por la que la comparación debe hacerse sobre el comportamiento en grietas y sobre la temperatura del asiento en lugar de una afirmación general sobre la resistencia a la corrosión.

Datos de la válvula

Corrosión comparada

Resistencia a picaduras, PRENNo aplicable, sin picadurasAproximadamente 25Temperatura crítica de picaduras en cloruroSuperior a 100 grados, sin picadurasAproximadamente 20 a 25 gradosUmbral de corrosión en grietasAproximadamente 70 a 80 grados, cloruro neutroPor debajo de 20 grados en agua de mar estancadaResistencia a la fluencia275 MPa170 MPaDensidad4.51 g/cm38.00 g/cm3Expansión térmica8.6 micrómetros por m K16 micrómetros por m KComportamiento en agua de mar en flujoPelícula pasiva, sin desgaste Ataque por picaduras y grietas

El PREN se cita para aceros inoxidables y no para titanio, porque el titanio no se pica: se basa en una película de óxido de diez nanómetros que se reforma instantáneamente cuando se raya, y esa película es estable en cloruro a cualquier temperatura que vea una válvula. El número práctico es el umbral de grieta, de unos 70 a 80 grados Celsius en cloruro neutro, por encima del cual el titanio puede agrietarse en una línea de junta apretada y el Gr7 con su pequeña adición de paladio es el cuerpo más seguro. El acero inoxidable 316L cruza su propio umbral a temperatura ambiente de agua de mar en una grieta estancada, que es exactamente la condición dentro de una válvula cerrada.

Dónde el acero inoxidable todavía tiene sentido

El acero inoxidable no es la respuesta incorrecta en todas partes. En un sistema de agua de mar filtrada, en flujo continuo y con temperatura controlada, las válvulas 316L brindan varios años de servicio y cuestan una fracción del titanio. El Duplex 2205 amplía el rango seguro y a menudo es el compromiso en válvulas más grandes donde un cuerpo de titanio sería un problema de fundición. La decisión se basa en tres preguntas: ¿la línea permanece quieta durante largos períodos, el agua está clorada y la válvula se cierra alguna vez en una línea caliente? Dos respuestas afirmativas ponen al titanio por delante en el costo del ciclo de vida; tres respuestas negativas dejan el acero inoxidable competitivo.

Asientos y el techo de temperatura

Un cuerpo de titanio no hace una válvula de titanio. El asiento suele ser de PTFE hasta unos 200 grados Celsius, RPTFE un poco más alto, PEEK hasta unos 250 y PCTFE más bajo pero con mejor resistencia a la permeación, mientras que el cuerpo podría funcionar mucho más caliente. En un sistema marino, el asiento es también el lugar donde se alojan fragmentos de arena y conchas y rayan la bola, por lo que se elige una válvula de paso total con asiento metálico para lodos o para vapor y un asiento blando para un cierre hermético en agua limpia. El sello del vástago es el segundo punto débil: un empaque de grafito tolera el calor, un sello elastomérico tolera desalineaciones y ninguno tolera una carrera en seco a alta velocidad.

Acoplamiento galvánico y sujetadores

El titanio es catódico al acero, al aluminio y a la mayoría de los aceros inoxidables, por lo que la parte de acero de una junta mixta es la que se corroe. Una válvula de titanio atornillada a una brida de acero con espárragos de acero mostrará desgaste en los espárragos mucho antes de que el cuerpo se vea afectado, y un vástago de acero inoxidable en un cuerpo de titanio solo es seguro mientras los dos permanezcan mojados y eléctricamente continuos. Las respuestas habituales son juntas y arandelas aislantes, sujetadores recubiertos o dúplex, y un vástago de la misma familia que el cuerpo siempre que el servicio lo permita. Las juntas roscadas en titanio también se agarrotan, por lo que se utiliza un lubricante aprobado para el medio en el montaje.

Costo a lo largo de la vida útil de la línea

Una válvula de bola de titanio Clase 150 cuesta varias veces más que una válvula 316L del mismo tamaño, y en un primer pedido esa diferencia es difícil de justificar. La comparación cambia cuando la válvula está en una línea de lastre, un circuito de depurador, un sistema de enfriamiento en alta mar o un tren de desalinización, donde una válvula de acero inoxidable puede necesitar ser reemplazada cada dos a cuatro años y cada reemplazo significa una parada, una línea drenada y un nuevo juego de juntas. Durante diez años, la válvula de titanio suele ser el artículo más barato, y en un barco, el tiempo de inactividad es la mayor parte del costo.

Especificación de una válvula de bola marina

Indique el grado del cuerpo y la bola, la clase de presión y el acabado, el puerto, el material del asiento, el vástago y la actuación, y nombre el agua: clorada o no, la temperatura, el flujo y si la válvula permanecerá cerrada durante largos períodos. Para una válvula de titanio, agregue la presión de prueba, el certificado y el marcado, y diga si el cuerpo se decaparará o pulirá, porque un orificio pulido es más fácil de limpiar y muestra un camino de fuga antes. Donde el servicio es cálido y estancado, especifique Gr7 en lugar de Gr2 y dígalo en el dibujo.

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