Standardi specifikacije materijala za dijelove prirodnog plina u kriogenim LNG okruženjima

Metalurški odabir za niskotemperaturnu duktilnost

1. Prilikom projektiranja Dijelovi prirodnog plina za primjene ukapljenog prirodnog plina (LNG), primarni inženjerski izazov je sprječavanje "hladne krtosti". Standardni ugljični čelici prelaze iz duktilnog u krhko na temperaturama znatno iznad LNG vrelišta od -162°C. Stoga, odabir metala za usluge kriogenog prirodnog plina zahtijeva materijale s strukturom rešetke Face-Centered Cubic (FCC), kao što su austenitni nehrđajući čelici ili čelici s 9% nikla.
2. Uobičajeno navedeno vrste nehrđajućeg čelika za LNG ventile uključuju ASTM A351 CF8M i CF3M. Ovi razredi održavaju visoku udarnu žilavost Charpy V-zareza na temperaturama do -196°C, osiguravajući da komponente pod pritiskom ne dožive katastrofalne lomove zbog cijepanja pod radnim naprezanjima.
3. Za tešku cjevovodnu infrastrukturu, niskotemperaturni ugljični čelik naspram nehrđajućeg čelika usporedbe često navode inženjere da specificiraju ASTM A333 stupanj 6 za umjerenu hladnoću, ali za istinsko rukovanje kriogenim LNG-om, AISI 304/304L i 316/316L ostaju mjerilo zbog sadržaja kroma i nikla koji stabilizira austenitnu fazu.

Integritet brtvljenja i kontrola fugitivne emisije na -162°C

1. The kriogeni brtveni materijali za prirodni plin mora prevladati visoke toplinske koeficijente kontrakcije polimera. Tradicionalni elastomeri otkazuju kada dostignu svoju temperaturu staklenog prijelaza (Tg). Posljedično, Dijelovi prirodnog plina kao što su brtve i sjedišta ventila koriste PCTFE (poliklorotrifluoroetilen) ili modificirani PTFE (politetrafluoroetilen) ojačan staklenim ili ugljičnim vlaknima za održavanje nepropusnosti na temperaturama tekućeg stanja.
2. Fugitivne emisije kritična su briga u LNG terminalima. Visokog integriteta standardi curenja za LNG komponente regulirani su ISO 15848-1. Kako bi se postigla nepropusnost klase A, komponente često uključuju "živo opterećene" sustave brtvila koji koriste Belleville opruge za vršenje stalnog pritiska na brtvu vretena, kompenzirajući toplinsko skupljanje Dijelovi prirodnog plina tijekom ciklusa hlađenja.
3. Kako spriječiti kvar brtve u LNG dijelovima uključuje korištenje produženih poklopaca (stupaca pare) na kriogenim ventilima. Ovaj dizajn omogućuje rad brtve vretena na temperaturama okoline održavanjem međuspremnika plina između tekućeg LNG-a i brtvene žlijezde, sprječavajući stvaranje leda koji bi mogao oštetiti brtveno sučelje.

Analiza fizičkih svojstava kriogenih legura

1. Mehanička pouzdanost Dijelovi prirodnog plina potvrđen je rigoroznom analizom naprezanja i deformacija pri ekstremnim temperaturama. Materijal ne samo da mora biti otporan na lom, već i održavati specifičnu granicu tečenja (obično 205 MPa za 316L) kako bi mogao podnijeti unutarnje pritiske visokotlačnih pumpnih sustava.
2. Tehnička usporedba svojstava kriogenog materijala:

Precizno inženjerstvo i standardi završne obrade površina

1. Morfologija površine je vitalna za dugovječnost LNG regulatora i armature . A Ra završna obrada površine za plinske brtve od 0,4 do 0,8 mikrometara potrebno je kako bi se osiguralo plinopropusno sučelje metal-metal. Precizna strojna obrada sprječava lokalizirano podizanje naprezanja koje bi moglo dovesti do kvara uslijed zamora tijekom brzog širenja i skupljanja Dijelovi prirodnog plina .
2. Za susret ASME B31.3 kodeks za kriogene cijevi , sve Dijelovi prirodnog plina moraju biti podvrgnuti ispitivanju bez razaranja (NDT), uključujući inspekciju prodora boje (DPI) i radiografsko ispitivanje (RT). Ovo osigurava da je lijevana ili kovana zrnasta struktura bez mikroskopskih inkluzija koje bi se mogle proširiti pod toplinskim cikliranjem od kriogenog do ambijentalnog, tipičnom za LNG postrojenja za smanjenje vršne temperature.
3. Razumijevanje otpornost na koroziju u LNG dijelovima uključuje analizu učinaka atmosferske kondenzacije. Budući da su kriogene komponente sklone "zaleđivanju", moraju biti otporne na pucanje od korozije izazvano kloridom (CSCC) ako se nalaze u obalnim čvorištima uvoza/izvoza LNG-a, što zahtijeva visoke ekvivalentne brojeve otpornosti na udarce (PREN) u odabiru legure.

Često postavljana pitanja o inženjerstvu

1. Koji je najčešći materijal za tijela LNG ventila? ASTM A351 CF8M (316 nehrđajući čelik) je industrijski standard zbog svoje izvrsne udarne čvrstoće na -196°C.
2. Zašto se ugljični čelik ne može koristiti za LNG? Ugljični čelik podvrgava se "hladnoj krtosti" ispod -29°C, gubi svoju žilavost i razbija se poput stakla pod udarcem.
3. Što je PCTFE i zašto se koristi u LNG-u? PCTFE je specijalizirani fluoropolimer koji se koristi za sjedišta ventila jer zadržava svoja mehanička svojstva i dimenzijsku stabilnost na niskim temperaturama bolje od PTFE-a.
4. Kako produženi poklopci motora rade na LNG ventilima? Omogućuju okomiti stupac plina koji omogućuje da pakiranje ostane toplo, sprječavajući smrzavanje i otkazivanje brtve.
5. Koji NDT je ​​potreban za komponente kriogenog prirodnog plina? Vizualno ispitivanje, ispitivanje penetrantom boje i radiografsko ispitivanje standardno su za osiguranje unutarnjeg i vanjskog strukturalnog integriteta.

Tehničke reference

1. ASME B31.3: Kodeks procesnih cjevovoda za rukovanje kriogenim tekućinama.
2. NACE MR0175/ISO 15156: Materijali za upotrebu u sredinama koje sadrže H2S u proizvodnji nafte i plina.
3. ISO 28921-1: Industrijski ventili - Izolacijski ventili za niske temperature.