Analýza těsnění kryogenního ventilu LNG

Kryogenní ventily se soustřeďují především ve zkapalněných částech a skladovacích částech LNG pro zařízení na zkapalňování zemního plynu. Pro hrubou statistiku je v přijímacích stanicích LNG (velkých stanicích s přijímací kapacitou více než 2 miliony tun/rok) dostupných asi 2 000 kryogenních ventilů, což představuje více než 901 TP3T všech ventilů. Mezi nimi je asi 700 malých ventilů, zbytek jsou vysokotlaké a velkoprůměrové ventily.

LNG má malou molekulovou hmotnost, nízkou viskozitu, silnou propustnost, snadno prosakuje, je hořlavý a výbušný, což vyžaduje vysoké utěsnění ventilu, stejně jako statickou elektřinu, protipožární ochranu a ochranu proti výbuchu. Těsnění hrají ústřední roli při udržování ventilů v provozu a dnes analyzujeme požadavky na těsnění kryogenní ventily v systému LNG.

Těsnění stopky

Těsnění vřetene pro kryogenní ventily je obvykle těsnění. Běžnými plnidly jsou PTFE, impregnované PTFE azbestové lano a flexibilní grafit. Pro zajištění kryogenního těsnění se často používá kombinace dvojitého těsnění měkkého a tvrdého těsnění, dvojitého těsnění s mezilehlým izolačním kroužkem (směs odolná vůči nízké teplotě a vysoké teplotě) a přídavného pružného zátěžového zařízení. Elastické zátěžové zařízení, jako je těsnění talířové pružiny, takže těsnění v nízkoteplotní předběžné utahovací síle může být nepřetržitě kompenzováno, aby se zajistilo těsnění těsnění po dlouhou dobu.

Netěsnost ventilu se dělí na vnitřní netěsnost a vnější netěsnost. Vnější únik je nebezpečnější kvůli hořlavosti a výbušnosti LNG. Únik těsnění vřetena je hlavním potenciálním zdrojem externího úniku. Kryogenní těsnění dříku ventilu může mít kovovou vlnovcovou konstrukci, která může pracovat při vysokých teplotách a podmínkách nízké teploty. Ve srovnání s mechanickými těsněními má vlnovcové těsnění výhody nulového úniku, žádného kontaktu, žádného tření, žádného opotřebení atd., což může účinně snížit únik média na dříku ventilu a zlepšit spolehlivost a bezpečnost kryogenních ventilů.

Těsnění příruby

Ideální kryogenní materiál těsnění je měkký při pokojové teplotě, odolný při nízké teplotě, s malým koeficientem lineární roztažnosti a určitou mechanickou pevností. Těsnění střední příruby kryogenního ventilu je vyrobeno z kroužku z nerezové oceli a pružného grafitu. Při nízkých teplotách je těsnění menší než zmenšení, což může způsobit únik média.

Spojovací materiál

Upevňovací prvky z austenitické nerezové oceli by měly být vybrány tak, aby byla zajištěna houževnatost při nízkých teplotách při pracovních podmínkách LNG. Z důvodu nízké meze kluzu austenitické nerezové oceli je nutné projít deformačním zpevněním a disulfidem molybdeničitým do části závitu.

U upevňovacích prvků ventilů se často používají svorníky s plným závitem. Pro zlepšení mechanických vlastností lze u spojovacích prvků z austenitické nerezové oceli provádět tepelné zpracování v roztoku (Třída 1), žíhání na konečné roztokové tepelné zpracování (Třída 1A), žíhání na konečné roztokové tepelné zpracování a zpevnění v tahu (Třída 2). Upevňovací prvky z austenitické nerezové oceli 304, 321, 347 a 316 pod 1/2 palce (12,5 mm) se musí používat při teplotách nad -200 °C. Pokud bylo provedeno rozpouštěcí tepelné zpracování nebo deformační zpevnění, rázová zkouška při nízké teplotě se nevyžaduje, jinak by měla být provedena.

Spojovací prvky jsou náchylné k únavovému selhání při střídavém zatížení. Ve skutečném provozu by se měly používat momentové klíče, aby byla zajištěna rovnoměrná síla na každý šroub a aby se zabránilo úniku způsobenému nadměrnou silou na jeden šroub.