Normy materiálových špecifikácií pre časti zemného plynu v kryogénnom prostredí LNG

Hutnícky výber pre ťažnosť pri nízkych teplotách

1. Pri navrhovaní Časti zemného plynu pri aplikáciách skvapalneného zemného plynu (LNG) je primárnou inžinierskou výzvou predchádzať „lámavosti za studena“. Štandardné uhlíkové ocele podliehajú prechodu z ťažného na krehký pri teplotách vysoko nad bodom varu LNG -162 °C. preto výber kovov pre služby v oblasti kryogénneho zemného plynu vyžaduje materiály s mriežkovou štruktúrou Face-Centered Cubic (FCC), ako sú austenitické nehrdzavejúce ocele alebo 9% niklové ocele.
2. Bežne špecifikované triedy nehrdzavejúcej ocele pre ventily LNG zahŕňajú ASTM A351 CF8M a CF3M. Tieto druhy si zachovávajú vysokú rázovú húževnatosť podľa Charpyho V pri teplotách až -196 °C, čo zaisťuje, že komponenty obsahujúce tlak nezaznamenajú katastrofický štiepny lom pri prevádzkovom namáhaní.
3. Pre vysokovýkonnú potrubnú infraštruktúru, nízkoteplotná uhlíková oceľ vs. nehrdzavejúca oceľ Porovnania často vedú inžinierov k špecifikácii ASTM A333 Grade 6 pre mierny chlad, ale pre skutočnú manipuláciu s kryogénnym LNG, AISI 304/304L a 316/316L zostávajú štandardom kvôli ich obsahu chrómu a niklu, ktorý stabilizuje fázu austenitu.

Integrita tesnenia a kontrola fugitívnych emisií pri -162 °C

1. The kryogénne tesniace materiály pre zemný plyn musí prekonať vysoké koeficienty tepelnej kontrakcie polymérov. Tradičné elastoméry zlyhávajú, keď dosiahnu teplotu skleného prechodu (Tg). v dôsledku toho Časti zemného plynu ako sú tesnenia a sedlá ventilov, využívajú PCTFE (polychlórtrifluóretylén) alebo modifikovaný PTFE (polytetrafluóretylén) vystužený sklenenými alebo uhlíkovými vláknami na udržanie tesnenia pri teplotách v kvapalnom stave.
2. Fugitívne emisie sú kritickým problémom v termináloch LNG. Vysoká integrita normy úniku pre komponenty LNG sa riadia normou ISO 15848-1. Na dosiahnutie tesnosti triedy A komponenty často obsahujú tesniace systémy „nabité pod napätím“, ktoré využívajú pružiny Belleville na vyvíjanie konštantného tlaku na tesnenie drieku, čím sa kompenzuje tepelné zmrštenie drieku. Časti zemného plynu počas ochladzovacích cyklov.
3. Ako zabrániť zlyhaniu tesnenia v častiach LNG zahŕňa použitie predĺžených krytov (parových stĺpcov) na kryogénnych ventiloch. Táto konštrukcia umožňuje, aby upchávka vretena fungovala pri okolitých teplotách udržiavaním plynového nárazníka medzi kvapalným LNG a tesniacou upchávkou, čím sa zabraňuje tvorbe ľadu, ktorý by mohol poškodiť tesniace rozhranie.

Analýza fyzikálnych vlastností kryogénnych zliatin

1. Mechanická spoľahlivosť Časti zemného plynu je overený pomocou prísnej analýzy napätia a deformácie pri extrémnych teplotách. Materiál musí nielen odolávať lomu, ale aj udržiavať špecifickú medzu klzu (zvyčajne 205 MPa pre 316L), aby zvládol vnútorné tlaky systémov vysokotlakových čerpadiel.
2. Technické porovnanie vlastností kryogénneho materiálu:

Normy pre presné strojárstvo a povrchovú úpravu

1. Morfológia povrchu je životne dôležitá pre životnosť regulátorov a armatúr LNG . A Povrchová úprava Ra pre plynové tesnenia 0,4 až 0,8 mikrometra je potrebná na zabezpečenie plynotesného rozhrania kov-kov. Presné opracovanie zabraňuje lokalizovaným stúpačkám napätia, ktoré by mohli viesť k únavovému zlyhaniu počas rýchlej expanzie a kontrakcie Časti zemného plynu .
2. Na stretnutie ASME B31.3 kódy kryogénneho potrubia , všetky Časti zemného plynu musí podstúpiť nedeštruktívne testovanie (NDT), vrátane Dye Penetrant Inspection (DPI) a Rádiografického testovania (RT). To zaisťuje, že štruktúra liateho alebo kovaného zrna je bez mikroskopických inklúzií, ktoré by sa mohli rozširovať pri tepelnom cyklovaní z kryogénneho prostredia do okolitého prostredia, ktoré je typické pre zariadenia LNG na zníženie špičky.
3. Porozumenie odolnosť proti korózii v častiach LNG zahŕňa analýzu účinkov atmosférickej kondenzácie. Pretože kryogénne komponenty sú náchylné na „námrazu“, musia odolávať koróznemu praskaniu vyvolanému chloridom (CSCC), ak sa nachádzajú v pobrežných strediskách dovozu/vývozu LNG, čo si vyžaduje vysoké čísla ekvivalentu odolnosti voči bodovej korózii (PREN) pri výbere zliatiny.

Časté otázky o inžinierstve

1. Aký je najbežnejší materiál pre telesá ventilov LNG? ASTM A351 CF8M (316 Stainless Steel) je priemyselným štandardom vďaka svojej vynikajúcej rázovej húževnatosti pri -196°C.
2. Prečo sa uhlíková oceľ nemôže použiť na LNG? Uhlíková oceľ podlieha „krehnutiu za studena“ pod -29 °C, stráca svoju húževnatosť a pri náraze sa rozbije ako sklo.
3. Čo je PCTFE a prečo sa používa v LNG? PCTFE je špecializovaný fluoropolymér používaný pre ventilové sedlá, pretože si zachováva svoje mechanické vlastnosti a rozmerovú stabilitu pri kryogénnych teplotách lepšie ako PTFE.
4. Ako fungujú predĺžené kapoty na ventiloch LNG? Poskytujú vertikálny plynový stĺpec, ktorý umožňuje, aby tesnenie zostalo teplé, čím zabraňuje zamrznutiu a zlyhaniu tesnenia.
5. Aké NDT je ​​potrebné pre komponenty kryogénneho zemného plynu? Vizuálne, farbiace penetračné a rádiografické testovanie sú štandardné na zabezpečenie vnútornej a vonkajšej štrukturálnej integrity.

Technické referencie

1. ASME B31.3: Kód procesného potrubia pre manipuláciu s kryogénnymi kvapalinami.
2. NACE MR0175/ISO 15156: Materiály na použitie v prostrediach obsahujúcich H2S pri ťažbe ropy a plynu.
3. ISO 28921-1: Priemyselné ventily – Izolačné ventily pre nízkoteplotné aplikácie.