L’analyse d’étanchéité de la vanne cryogénique GNL

Les vannes cryogéniques sont principalement concentrées dans les pièces liquéfiées et les pièces de stockage de GNL pour les usines de liquéfaction de gaz naturel. En statistique approximative, il existe environ 2 000 vannes cryogéniques disponibles dans les stations de réception de GNL (grandes stations d'une capacité de réception de plus de 2 millions de tonnes/an), représentant plus de 901 TP3T de l'ensemble des vannes. Parmi elles, il y a environ 700 vannes de petite taille, tandis que les autres sont des vannes haute pression et de grand diamètre.

Le GNL a un petit poids moléculaire, une faible viscosité, une forte perméabilité, une fuite facile, inflammable et explosif qui nécessite une étanchéité élevée de la vanne, ainsi qu'une électricité statique, une prévention des incendies et une protection contre les explosions. Les joints jouent un rôle central dans le maintien du fonctionnement des vannes. Aujourd'hui, nous analysons les exigences d'étanchéité de vannes cryogéniques dans le système GNL.

Joint de tige

Le joint de tige des vannes cryogéniques est généralement une garniture. Les charges courantes sont le PTFE, la corde d'amiante PTFE imprégnée et le graphite flexible. Pour garantir ses performances d'étanchéité cryogénique, une combinaison de double garniture à joint souple et à joint dur est souvent utilisée, une double garniture avec un anneau d'isolation intermédiaire (mélange résistant aux basses températures et aux hautes températures) et le dispositif de charge élastique supplémentaire. Dispositif de charge élastique tel qu'un joint à ressort à disque, de sorte que la garniture dans la force de pré-serrage à basse température puisse être compensée en continu, afin de garantir les performances d'étanchéité de la garniture pendant une longue période.

Les fuites de vannes sont divisées en fuites internes et fuites externes. La fuite externe est plus dangereuse en raison de la nature inflammable et explosive du GNL. Les fuites du joint de tige constituent une source potentielle majeure de fuite externe. Le joint de tige de vanne cryogénique peut être une structure de joint à soufflet métallique, qui peut fonctionner à des températures élevées et à basse température. Par rapport aux garnitures mécaniques, le joint à soufflet présente les avantages d'une fuite nulle, d'un contact, d'un frottement, d'une usure nulle, etc., ce qui peut réduire efficacement les fuites de fluide au niveau de la tige de la vanne et améliorer la fiabilité et la sécurité des vannes cryogéniques.

Joint de bride

Le matériau idéal du joint d’étanchéité cryogénique est souple à température ambiante, résilient à basse température, avec un faible coefficient de dilatation linéaire et une certaine résistance mécanique. Le joint de bride médiane de la vanne cryogénique est constitué d'un anneau en acier inoxydable et de graphite flexible. À basse température, le joint d'étanchéité est plus petit que la réduction, ce qui peut provoquer une fuite du fluide.

Attaches

Des fixations en acier inoxydable austénitique doivent être sélectionnées pour garantir la résistance aux chocs à basse température dans des conditions de travail du GNL. Il est nécessaire de procéder à un écrouissage et au bisulfure de molybdène sur la partie du filetage en raison de la faible limite d'élasticité de l'acier inoxydable austénitique.

Les goujons entièrement filetés sont souvent utilisés pour les fixations de valves. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques, un traitement thermique de mise en solution des matières premières (Classe 1), un recuit de traitement thermique en solution finale (Classe 1A), un recuit de traitement thermique en solution finale et un durcissement par traction (Classe 2) peuvent être effectués pour les fixations en acier inoxydable austénitique. Les fixations en acier inoxydable austénitique de 304, 321, 347 et 316 inférieures à 1/2 po (12,5 mm) doivent être utilisées à des températures supérieures à -200 ℃. Si un traitement thermique de mise en solution ou un écrouissage a été effectué, l'essai d'impact à basse température n'est pas requis, sinon il doit être effectué.

Les fixations sont sujettes à la rupture par fatigue sous charge alternée. Des clés dynamométriques doivent être utilisées en fonctionnement réel pour garantir une force uniforme sur chaque boulon et éviter les fuites causées par une force excessive sur un seul boulon.