Projeto e validação de válvula industrial do tipo esfera com revestimento anticorrosivo orgânico interno

Abstract

Em função das novas fronteiras exploratórias de petróleo, principalmente proveniente das reservas do pré-sal, as situações operacionais e condições de serviços estão se tornando cada vez mais severas (pressão, temperatura, composição dos fluidos, etc), exigindo o desenvolvimento de novos materiais e de novas tecnologias para a adequação de materiais tradicionais existentes, como o aço carbono, agregando-lhes novas propriedades e características, por exemplo, com o uso de revestimentos poliméricos. Este trabalho tem por objetivo desenvolver e avaliar um projeto de uma válvula esfera industrial com todas suas partes internas revestidas, incluindo componentes internos, e realizar uma análise do processo de revestimento e validação do projeto final com os testes de desempenho realizados baseados na norma ABNT NBR 15827, com vistas a possibilitar a substituição de ligas metálicas nobres de alto custo (inconel, duplex, superduplex etc.), por aço carbono revestido. Inicialmente, foram realizadas alterações no projeto original da válvula esfera industrial de diâmetro 4‖ CL300 montagem tipo flutuante para tornar o projeto convencional em um projeto com revestimento interno. Na sequência, foram revestidas duas válvulas com o polímero etileno clorotrifluoroetileno (ECTFE), e realizados ensaios de controle de qualidade durante as etapas do revestimento e ao final do processo. Após a montagem e testes iniciais funcionais e de vedação das válvulas, estas foram submetidas a teste de ciclagem e desempenho, com 1000 ciclos de abertura e fechamento com a pressão máxima de trabalho, sendo realizado monitoramento contínuo do torque de acionamento e pressão aplicada. Foram realizadas sete avaliações de integridade das vedações e do revestimento durante a ciclagem. Gráficos de ciclagem, pressão e testes de vedação foram gerados na etapa de avaliação de desempenho dos protótipos. Ao final dos ensaios os protótipos foram desmontados e uma avaliação dos componentes foi realizada, sendo observado apenas desgaste uniforme nas vedações e superfície de vedação da esfera e haste devido ao atrito gerado pela abertura e fechamento da válvula. Este desgaste não comprometeu a vedação das válvulas. Os resultados satisfatórios validaram o projeto e o processo de revestimento desenvolvido.

Due to new exploratory frontiers of oil, mainly from pre-salt reserves, the operational situations and service conditions are becoming increasingly severe (pressure, temperature, composition of fluids, among others), demanding the development of new materials and technologies to the suitability of the traditional materials, as the carbon steel, by adding them new properties and characteristics, for example, with the use of polymeric coatings. This paper has the objective of to develop and evaluate the project of an industrial ball valve, with all the inner parts coated, including internal components, perform an analysis of the coating and validate the final design process with performance tests conducted based on standard ABNT NBR 15827, with the objective of enabling the replacement of noble metal alloys of high cost (inconel, duplex, super duplex, etc.) by coated carbon steel. Initially, there were changes in the original design of industrial ball valve of a diameter 4‖ CL300 floating mounting type to turn the conventional project in a project with internal coating. Following, two valves were coated with the polymer ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE) and control quality tests performed during the stages of the coating and the end of the process. After the assembly and the initial functional tests and sealing of the valves, they were subjected to cycling and performance tests with 1000 cycles of opening and closing at maximum working pressure, being carried out continuous monitoring of the drive torque and pressure applied. Seven evaluations of the integrity of the sealing and coating were performed during cycling. Charts of cycle number, pressure and sealing tests were generated during the stage of evaluation of the prototype's performance. At the end of the testing, the prototypes were disassembled and a review of the components was conducted, being observed only the uniform wear on the seals and sealing surfaces of the sphere and the stem due to the friction generated by the opening and closing of the valve. This wear did not commit the seal of the valves. Satisfactory results have validated the project and the coating process developed.