Normy materiálových specifikací pro části zemního plynu v kryogenních prostředích LNG

Metalurgický výběr pro nízkoteplotní tažnost

1. Při navrhování Součásti zemního plynu pro aplikace zkapalněného zemního plynu (LNG) je primárním technickým úkolem zabránit „křehkosti za studena“. Standardní uhlíkové oceli podléhají přechodu z tažného na křehký při teplotách výrazně nad bodem varu LNG -162 °C. proto výběr kovů pro služby kryogenního zemního plynu vyžaduje materiály s Face-Centered Cubic (FCC) mřížkovou strukturou, jako jsou austenitické nerezové oceli nebo 9% niklové oceli.
2. Běžně specifikované nerezové oceli pro ventily LNG zahrnují ASTM A351 CF8M a CF3M. Tyto druhy si zachovávají vysokou rázovou houževnatost podle Charpyho V při teplotách až -196 °C, což zajišťuje, že součásti obsahující tlak nebudou vystaveny katastrofálnímu štěpnému lomu při provozním namáhání.
3. Pro těžkou potrubní infrastrukturu, nízkoteplotní uhlíková ocel vs nerezová ocel srovnání často vedou inženýry k tomu, aby specifikovali ASTM A333 Grade 6 pro mírný chlad, ale pro skutečnou kryogenní manipulaci s LNG zůstávají AISI 304/304L a 316/316L měřítkem díky jejich obsahu chrom-niklu, který stabilizuje austenitickou fázi.

Integrita těsnění a kontrola fugitivních emisí při -162°C

1. The kryogenní těsnicí materiály pro zemní plyn musí překonat vysoké koeficienty tepelné kontrakce polymerů. Tradiční elastomery selhávají, když dosáhnou své teploty skelného přechodu (Tg). v důsledku toho Součásti zemního plynu jako jsou těsnění a sedla ventilů využívají PCTFE (polychlortrifluorethylen) nebo modifikovaný PTFE (polytetrafluorethylen) vyztužený skleněnými nebo uhlíkovými vlákny k udržení těsnění při teplotách kapalného stavu.
2. Fugitivní emise jsou kritickým problémem v terminálech LNG. Vysoká integrita normy úniku pro komponenty LNG se řídí normou ISO 15848-1. Aby bylo dosaženo těsnosti třídy A, součásti často obsahují „živé“ ucpávkové systémy, které využívají pružiny Belleville k vyvíjení konstantního tlaku na těsnění vřetene, což kompenzuje tepelné smrštění dříku. Součásti zemního plynu během ochlazovacích cyklů.
3. Jak zabránit selhání těsnění v částech LNG zahrnuje použití prodloužených kapot (parových sloupců) na kryogenních ventilech. Tato konstrukce umožňuje ucpávce vřetene pracovat při okolních teplotách tím, že udržuje plynový nárazník mezi kapalným LNG a těsnicí ucpávkou, což zabraňuje tvorbě ledu, který by mohl poškodit těsnicí rozhraní.

Analýza fyzikálních vlastností kryogenních slitin

1. Mechanická spolehlivost Součásti zemního plynu je ověřena přísnou analýzou napětí-deformace při teplotních extrémech. Materiál musí nejen odolávat lomu, ale také udržovat specifickou mez kluzu (typicky 205 MPa pro 316L), aby zvládl vnitřní tlaky vysokotlakých čerpacích systémů.
2. Technické srovnání vlastností kryogenních materiálů:

Normy pro přesné strojírenství a povrchovou úpravu

1. Morfologie povrchu je zásadní pro životnost regulátorů a armatur LNG . A Povrchová úprava Ra pro plynová těsnění Pro zajištění plynotěsného rozhraní kov-kov je zapotřebí 0,4 až 0,8 mikrometrů. Přesné obrábění zabraňuje lokalizovaným nárůstům napětí, které by mohly vést k únavovému selhání při rychlé expanzi a kontrakci Součásti zemního plynu .
2. Setkat se ASME B31.3 kódy pro kryogenní potrubí , všechny Součásti zemního plynu musí podstoupit nedestruktivní testování (NDT), včetně Dye Penetrant Inspection (DPI) a Radiographic Testing (RT). To zajišťuje, že struktura odlévaného nebo kovaného zrna je bez mikroskopických vměstků, které by se mohly rozpínat při tepelném cyklování z kryogenního prostředí do okolního prostředí, které je typické pro zařízení LNG s omezováním špiček.
3. Porozumění odolnost proti korozi v částech LNG zahrnuje analýzu účinků atmosférické kondenzace. Vzhledem k tomu, že kryogenní komponenty jsou náchylné k „námraze“, musí odolávat chloridům vyvolanému koroznímu praskání (CSCC), pokud jsou umístěny v pobřežních centrech pro dovoz/vývoz LNG, což vyžaduje při výběru slitiny vysoké hodnoty ekvivalentní odolnosti proti důlkové korozi (PREN).

Často kladené otázky o strojírenství

1. Jaký je nejběžnější materiál pro tělesa ventilů LNG? ASTM A351 CF8M (316 Stainless Steel) je průmyslovým standardem díky své vynikající rázové houževnatosti při -196°C.
2. Proč nelze uhlíkovou ocel použít pro LNG? Uhlíková ocel podléhá pod -29°C „křehnutí za studena“, ztrácí svou houževnatost a při nárazu se rozbíjí jako sklo.
3. Co je PCTFE a proč se používá v LNG? PCTFE je specializovaný fluoropolymer používaný pro ventilová sedla, protože si zachovává své mechanické vlastnosti a rozměrovou stabilitu při kryogenních teplotách lépe než PTFE.
4. Jak fungují prodloužené kapoty na ventilech LNG? Poskytují vertikální sloupec plynu, který umožňuje, aby ucpávka zůstala teplá, čímž zabraňuje zamrznutí a selhání těsnění.
5. Jaké NDT je ​​vyžadováno pro kryogenní komponenty zemního plynu? Vizuální, penetrační barvivo a radiografické testování jsou standardní pro zajištění vnitřní a vnější strukturální integrity.

Technické reference

1. ASME B31.3: Kód procesního potrubí pro manipulaci s kryogenními kapalinami.
2. NACE MR0175/ISO 15156: Materiály pro použití v prostředích obsahujících H2S při těžbě ropy a plynu.
3. ISO 28921-1: Průmyslové ventily – Izolační ventily pro nízkoteplotní aplikace.