석유 추출 과정에서 유체 제어 시스템의 신뢰성은 생산 안전, 환경 보호 및 경제적 이점과 직접 관련이 있습니다. 키 컷오프 장치로 게이트 밸브 S는 구조적 특성으로 인해 Wellhead 장치, 오일 파이프 라인 및 스토리지 및 운송 시스템에서 널리 사용됩니다. 그러나 간단한 개방 및 마감 기능 뒤에는 복잡한 안전 논리가 있습니다.
1. 게이트 밸브의 구조적 특성 및 안전 장점
게이트 밸브는 유체 방향에 수직으로 게이트 플레이트를 들어 올려 열고 닫습니다. 완전히 개방 상태에서 흐름 채널의 직선은 두 가지 핵심 안전 장점을 제공합니다.
낮은 유량 저항 설계 : 완전히 열면 게이트 플레이트는 유체 채널로부터 완전히 분리되어 난류 또는 국소 고압으로 인한 밸브 바디 마모를 피할 수 있으며, 특히 고 흐름 원유 파이프 라인에 적합합니다.
양방향 밀봉 능력 : 고품질 게이트 밸브 (예 : 단단한 밀봉 된 평면 게이트 밸브)는 고압 차이 환경 하에서 여전히 앞으로 및 역 밀봉을 유지할 수 있으며, 이는 물 주입 웰 또는 황 함유 오일 및 압력 변동이있는 가스 필드에 중요합니다.
국제 석유 회사의 사례에 따르면 API 6A 표준 게이트 밸브를 사용하는 웰 헤드 장치의 밀봉 실패로 인한 누출 사고 속도는 다른 밸브보다 37% 낮습니다.
2. 잠재적 안전 위험 및 고장 모드 분석
게이트 밸브는 상당한 장점이 있지만 극한의 작업 조건에서는 여전히 세 가지 일반적인 안전 위험이 있습니다.
1. 스케일링 및 차단으로 인한 작동 실패
밀랍과 고도로 미네랄화 된 원유 환경에서, 아스팔트 또는 소금 스케일은 게이트와 밸브 시트 사이에 쉽게 퇴적됩니다. API (American Petroleum Institute)의 통계에 따르면 게이트 밸브 고장의 23%가 스케일링으로 인한 개방 및 폐쇄 토크의 비정상적인 증가로 인해 발생합니다. 2019 년에 고착 게이트 밸브로 인해 비상 컷오프가 발생할 수 없기 때문에 카자흐스탄의 유전에서 폭발 사고가 발생하여 8 백만 달러 이상의 직접적인 경제적 손실이 발생했습니다.
2. 압력 차동 변동 하에서 실패
파이프 라인이 빠르게 감압 될 때 (예 : 워터 해머 효과), 전통적인 탄성 게이트는 압력 차동의 역전으로 인해 밀봉 력을 잃을 수 있습니다. 실험 데이터는 ΔP ＞ 10MPA의 순간 압력 차동 변동이 일반 게이트 밸브의 누출 속도가 40 배 감소 할 수 있음을 보여줍니다.
3. 재료 부식 및 수소 손상 위험
HATS를 함유하는 산성 오일 및 가스 환경에서, 낮은 합금 강철 게이트 밸브는 황화물 응력 부식 균열 (SSCC)이 발생하기 쉽다. NACE MR0175 표준에 따르면, 이중 스테인리스 스틸 또는 니켈 기반 합금 재료는 이러한 작업 조건에서 사용되어야하지만, 서비스중인 게이트 밸브의 15%는 여전히 부적절한 선택으로 인해 잠재적 인 골절 위험이 있습니다.
III. 체계적인 위험 예방 및 제어 전략
게이트 밸브의 안전 성능을 향상시키기 위해서는 설계 선택, 운영 및 유지 보수 및 모니터링 기술의 세 가지 측면에서 보호 시스템을 구축해야합니다.
1. 작업 조건 적응을위한 선택 최적화
쐐기 형 탄성 게이트 밸브는 고압 황 함유 오일 및 가스장에 선호되며, 이들의 V 자형 게이트 플레이트는 온도 변형을 보상 할 수있다;
스크레이퍼 구조가있는 슬래브 게이트 밸브는 고체 입자 매체에 권장됩니다.
재료의 저온 충격 강인성은 심해 저온 환경에서 검증되어야합니다 (ASTM A370 표준 참조).
2. 예방 유지 보수 절차
밸브 스템 그리스 분사를 정기적으로 수행합니다 (MOSA가 포함 된 고온 그리스가 권장됨);
토크 테스트를 수행하여 토크를 열고 닫기위한 기준 데이터베이스를 설정합니다.
밸브 바디 부식을 모니터링하기 위해 자기 입자 테스트 (MT)와 결합 된 초음파 두께 테스트 (UT).
IV. 업계 동향 : 본질적인 안전으로 이동
기술 발전으로 새로운 게이트 밸브 디자인은 전통적인 한계를 겪고 있습니다.
모든 용접 밸브 바디 구조 : 플랜지 누출 지점을 제거하고 북극 영구 동토층 파이프 라인에 적합합니다.
나노 코팅 기술 : 미국에서 FMC가 개발 한 CR-AL-N 코팅 게이트는 내마모성이 3 배 증가했습니다.
디지털 쌍둥이 : 동적 시뮬레이션을 통해 밸브 수명을 예측하고 교체주기를 최적화합니다.
석유 산업의 "안전 가드"로서 게이트 밸브의 신뢰성은 전체 생산 체인의 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다. 과학적 선택, 세심한 유지 보수 및 기술 혁신을 통해 위험을 가장 많이 피할 수 있으며 수동적 비상 대응에서 활발한 방어로의 전환이 달성 될 수 있습니다. 탄소 중립의 목표에 따라,이 분야의 기술 반복은 석유 및 가스 산업을 더 안전하고 효율적인 방향으로 계속 주도 할 것입니다 .
