В предохранительных клапанах, как правило, используются пружины, изготовленные из стали 50ХФА. Свойства данного материала позволяют использовать пружины для предохранительных клапанов, работающих при вибрационной нагрузке и при пониженной температуре. Но зачастую проблемы возникают в ситуациях, когда предохранительные клапаны применяются при повышенных температурах рабочей среды.
Происходит это обычно следующим образом. Для обеспечения стабильности геометрических размеров и жесткости во время эксплуатации при температуре выше 150 °С пружины подвергают горячему заневоливанию. Температура заневоливания должна быть выше рабочей на 30…50 °С, для стали 50ХФА составляет 250…270 °С. В случае, если пружина во время эксплуатации нагревается выше указанной температуры, то ее жесткость неизбежно снижается и пружина «проседает», давление настройки клапана уменьшается. API 520 содержит такое понятие, как cold differential test pressure, которое можно перевести как «холодное давление настройки» (т. е. давление, на которое настраивается клапан на стенде, это давление корректируется с учетом температуры рабочей среды). Это давление можно использовать при настройке клапанов, но на деле возникает ряд проблем.
Одной из них является отсутствие в отечественных нормативных документах на предохранительные клапаны аналогичного понятия, что существенно осложняет понимание между изготовителем и потребителем. Проблемы терминологии уже затрагивались в предыдущих статьях («Вестник арматурщика» № 6 (19) 2014), поэтому останавливаться на них подробно нет никакого смысла, стоит лишь отметить, что специалисты ООО «Арматурный Завод» подготовили письмо в адрес Центрального конструкторского бюро арматуростроения с просьбой рассмотреть возможность внесения изменений в стандарты с целью дополнения их необходимой информацией.
Еще одной проблемой является то, что даже зная коэффициент температурного изменения модуля упругости стали, из которой сделана пружина (для стали 50ХФА: Е20 °С=2,18х10-5 МПа; Е300 °С=2х10-5 МПа) и температуру рабочей среды, практически очень сложно определить, какую температуру будет иметь пружина, а следовательно, какой поправочный коэффициент на настройку следует учитывать. Очевидно, что для разных типоразмеров предохранительных клапанов температура, до которой нагреется пружина, при одинаковой температуре рабочей среды будет различна, значит, использовать единый коэффициент не корректно. Для решения данной проблемы на ООО «Арматурный Завод» планируется начать работу, которая позволит собрать и проанализировать данные о том, как различные конструктивные решения влияют на температуру пружины при одинаковой температуре рабочей среды.
Опубликовано в "Вестнике арматурщика" № 5 (25) 2015
