Die Dichtungsanalyse des kryogenen LNG-Ventils

Kryogene Ventile kommen hauptsächlich in Flüssiggasteilen und LNG-Speicherteilen für Erdgasverflüssigungsanlagen vor. Grob statistisch gesehen sind in LNG-Empfangsstationen (große Stationen mit einer Empfangskapazität von mehr als 2 Millionen Tonnen/Jahr) etwa 2.000 kryogene Ventile vorhanden, was mehr als 901 TP3T aller Ventile entspricht. Darunter befinden sich etwa 700 Ventile kleiner Größe, während der Rest Hochdruckventile mit großem Durchmesser sind.

LNG hat ein geringes Molekulargewicht, eine niedrige Viskosität, eine hohe Durchlässigkeit, ist leicht leckend, entflammbar und explosiv, was eine hohe Abdichtung des Ventils sowie statische Elektrizität, Brandschutz und Explosionsschutz erfordert. Die Dichtungen spielen eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung des Betriebs der Ventile. Heute analysieren wir die Dichtungsanforderungen von kryogene Ventile im LNG-System.

Schaftdichtung

Die Schaftdichtung für kryogene Ventile ist normalerweise eine Packung. Übliche Füllstoffe sind PTFE, imprägniertes PTFE-Asbestseil und flexibler Graphit. Um die kryogene Dichtungsleistung sicherzustellen, wird häufig eine Kombination aus weicher und harter Doppeldichtung verwendet, eine Doppeldichtung mit Zwischenisolationsring (niedrigtemperatur- und hochtemperaturbeständige Mischung) und das zusätzliche elastische Belastungsgerät. Elastische Belastungsgeräte wie Tellerfederdichtungen ermöglichen eine kontinuierliche Kompensation der Vorspannkraft der Packung bei niedrigen Temperaturen, um die Dichtleistung der Packung über einen langen Zeitraum sicherzustellen.

Ventilleckagen werden in interne und externe Leckagen unterteilt. Externe Leckagen sind aufgrund der brennbaren und explosiven Natur von LNG gefährlicher. Leckagen in der Schaftdichtung sind eine der Hauptursachen für externe Leckagen. Die Schaftdichtung eines kryogenen Ventils kann eine Metallbalgdichtungsstruktur aufweisen, die bei hohen und niedrigen Temperaturen funktioniert. Im Vergleich zu Gleitringdichtungen haben Balgdichtungen die Vorteile, dass sie keine Leckagen, keinen Kontakt, keine Reibung, keinen Verschleiß usw. aufweisen, wodurch die Leckage des Mediums am Ventilschaft effektiv reduziert und die Zuverlässigkeit und Sicherheit kryogener Ventile verbessert werden kann.

Flanschdichtung

Das ideale Dichtungsmaterial für kryogene Dichtungen ist bei Raumtemperatur weich, bei niedrigen Temperaturen elastisch, hat einen geringen linearen Ausdehnungskoeffizienten und eine gewisse mechanische Festigkeit. Die mittlere Flanschdichtung des kryogenen Ventils besteht aus einem Edelstahlring und flexiblem Graphit. Bei niedrigen Temperaturen ist die Dichtung kleiner als die Reduzierung, was zu einem Austreten des Mediums führen kann.

Verbindungselemente

Es sollten Verbindungselemente aus austenitischem Edelstahl gewählt werden, um die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen unter LNG-Arbeitsbedingungen sicherzustellen. Aufgrund der geringen Streckgrenze von austenitischem Edelstahl ist es notwendig, den Gewindeteil einer Kaltverfestigung und Molybdändisulfidbehandlung zu unterziehen.

Vollgewindebolzen werden häufig für Ventilbefestigungen verwendet. Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, können für Befestigungselemente aus austenitischem Edelstahl eine Lösungsglühbehandlung des Rohmaterials (Klasse 1), eine abschließende Lösungsglühbehandlung (Klasse 1A), eine abschließende Lösungsglühbehandlung und eine Zughärtung (Klasse 2) durchgeführt werden. Befestigungselemente aus austenitischem Edelstahl der Güten 304, 321, 347 und 316 unter 1/2 Zoll (12,5 mm) müssen bei Temperaturen über -200 °C verwendet werden. Wenn eine Lösungsglühbehandlung oder Kaltverfestigung durchgeführt wurde, ist der Schlagfestigkeitstest bei niedrigen Temperaturen nicht erforderlich, andernfalls sollte er durchgeführt werden.

Verbindungselemente neigen bei wechselnder Belastung zu Ermüdungsbrüchen. Im tatsächlichen Betrieb sollten Drehmomentschlüssel verwendet werden, um eine gleichmäßige Kraft auf jede Schraube zu gewährleisten und Leckagen durch übermäßige Kraft auf eine einzelne Schraube zu vermeiden.