Gambar 1 Gambar 2
Gambar 3
Gambar 4
Penurunan tekanan yang signifikan dari layanan cairan di katup globe di bawah tekanan uap membuat uap keluar dari cairan. Gelembung akan memulihkan tekanan dan runtuh, menciptakan gelombang tekanan. Akibatnya, gelombang tekanan dapat merusak jok, steker, dan bodi katup globe. Kavitasi dapat membuat lubang dan erosi yang tidak teratur pada trim (kursi dan steker), tubuh, dan perpipaan hilir. Gambar 2 menunjukkan kerusakan kavitasi dalam bentuk lubang kecil yang sangat mirip dengan kerusakan korosi pada sumbat katup globe.
Kavitasi memiliki efek negatif lainnya selain korosi dan erosi:
- Suara keras
- Getaran yang kuat
- Mencekik aliran karena pembentukan uap
- Mengubah sifat cairan
- Pabrik ditutup
PENGUKURAN KEPARAHAN KAVITASI
Tingkat keparahan kavitasi diukur melalui indeks rongga, yang dihitung melalui rumus ini:
Tingkat keparahan dan perpanjangan kavitasi untuk katup berdasarkan nilai indeks rongga diberikan pada Tabel 1.
Gambar 3 menunjukkan hasil uji aliran dan pengembangan koefisien kavitasi untuk katup seperempat putaran termasuk katup bola, kupu-kupu dan steker.
Risiko kavitasi tidak hanya tergantung pada indeks kavitasi tetapi juga dipengaruhi oleh persentase pembukaan katup. Faktanya, lebih sedikit pembukaan katup meningkatkan kemungkinan kavitasi. Ada parameter lain yang mempengaruhi kavitasi:
- Ukuran Katup: Ukuran katup yang lebih besar meningkatkan risiko kavitasi.
- Kelas Tekanan: Katup di kelas tekanan yang lebih tinggi memiliki kemungkinan penurunan tekanan dan risiko kavitasi yang lebih tinggi.
- Bahan: Bahan yang lebih keras seperti dupleks 22Cr memiliki risiko kavitasi yang lebih kecil dibandingkan dengan pilihan bahan yang lebih lembut seperti baja tahan karat austenitik. Selain itu, bahan trim keras seperti Stellite 6 (UNS R30006) atau Stellite 21 sebagai bentuk solid atau overlay dan baja tahan karat martensit 13Cr seperti UNS S41000 atau 415000 memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap kavitasi.
- Kebocoran: Kebocoran dari kursi katup saat katup ditutup meningkatkan risiko kavitasi.
- Rezim aliran: Kecepatan aliran turbulen dan tinggi meningkatkan risiko kavitasi.
- Desain Trim: Sebagai contoh, desain trim multi-langkah menciptakan penurunan tekanan dalam dua tahap atau lebih untuk menghindari penurunan tekanan tinggi dalam satu tahap. Keuntungan lain dari desain trim multi tahap adalah memiliki penurunan tekanan tinggi dari area penyegelan jok dan steker.
SOLUSI YANG DIUSULKAN
Ada pendekatan yang berbeda untuk menghindari kavitasi. Mereka termasuk mengganti katup dan mengurangi pemilihan katup globe. Solusi lain mengatasi pemilihan katup globe pola lurus yang lebih kuat.
Standar Baru
American Petroleum Institute (API) 623 edisi pertama standar, dirilis pada tahun 2013, mencakup persyaratan untuk katup globe untuk menghindari kebocoran, getaran, dan kavitasi. Standar API 623 menentukan hard facing pada jok dan steker serta disk yang dipandu, terutama untuk kelas bertekanan tinggi. Diameter batang yang ditentukan dalam API 623 mengikuti prinsip-prinsip API 600 Cast Steel Gate Valves Standard, dengan nilai yang berbeda. Nilai diameter batang dalam API 623 lebih besar dari standar katup globe lainnya termasuk BS 1873, untuk menghindari kerusakan seperti pemisahan batang dan sumbat. Standar ini mencakup katup dari diameter 2 hingga 24 inci dan kelas tekanan dari 150 hingga 2500. Stellite adalah paduan kobalt-kromium yang banyak digunakan untuk menghadap keras komponen internal katup globe termasuk jok dan steker, untuk mencegah erosi dan kavitasi.
Pemilihan Katup Alternatif
Gambar 5
Katup globe tipe Y (juga dikenal sebagai katup miring) dan katup aksial (Gambar 4 dan 5) adalah jenis katup alternatif yang dapat digunakan untuk menghindari erosi dan kavitasi. Jalur aliran di dalam katup globe pola tipe Y lebih lurus daripada bola dunia pola lurus.
Katup aksial sebagai generasi baru katup globe DAGO memiliki banyak keunggulan seperti penurunan tekanan rendah, kecepatan penutupan dan pembukaan yang cepat, karakteristik aliran yang lancar, torsi operasi yang rendah, dan masa pakai desain yang lama. Namun, katup aksial dan tipe Y lebih mahal daripada katup globe pola lurus mengenai biaya pengeluaran (CAPEX). Selain itu, katup kupu-kupu dapat menjadi pilihan yang lebih disukai untuk pelambatan dalam layanan utilitas seperti air, daripada katup globe. Salah satu alasan untuk memilih katup kupu-kupu alih-alih katup globe untuk pelambatan dalam layanan air laut adalah bahwa katup kupu-kupu lebih murah, meskipun kavitasi dapat terjadi di dalam katup kupu-kupu seperti halnya di katup globe.
KESIMPULAN
Kavitasi adalah masalah operasional utama dalam katup globe tipe-T konvensional. Memilih bahan trim keras seperti Stellite, menggunakan trim anti-kavitasi seperti tipe multi-langkah dan menerapkan standar API 623 direkomendasikan untuk merancang katup globe tipe-T (DAGO). Namun, memilih katup seperti globe tipe Y (DAGO) atau katup aksial juga dapat menjadi solusi yang baik untuk mengurangi atau menghindari risiko kavitasi.