L'analisi della tenuta della valvola criogenica del GNL

Le valvole criogeniche sono concentrate principalmente in parti liquefatte e parti di stoccaggio di GNL per impianti di liquefazione del gas naturale. Da una statistica approssimativa, ci sono circa 2.000 valvole criogeniche disponibili nelle stazioni di ricezione del GNL (stazioni di grandi dimensioni con una capacità di ricezione di oltre 2 milioni di tonnellate/anno), che rappresentano oltre 90% di tutte le valvole. Tra queste ci sono circa 700 valvole di piccole dimensioni, mentre il resto sono valvole ad alta pressione e di grande diametro.

Il GNL ha un peso molecolare ridotto, una bassa viscosità, una forte permeabilità, facile da perdere, infiammabile ed esplosivo che richiede un'elevata tenuta della valvola, nonché elettricità statica, prevenzione incendi e protezione contro le esplosioni. Le guarnizioni svolgono un ruolo centrale nel mantenere le valvole attive e funzionanti, oggi analizziamo i requisiti di tenuta delle valvole criogeniche nel sistema GNL.

Sigillo dello stelo

La tenuta dello stelo per le valvole criogeniche è solitamente a baderna. I riempitivi comuni sono PTFE, corda di amianto PTFE impregnato e grafite flessibile. Per garantire le prestazioni di tenuta criogenica, viene spesso utilizzata una combinazione di doppia baderna con tenuta morbida e doppia baderna con tenuta dura, una doppia baderna con anello di isolamento intermedio (miscela resistente alle basse temperature e alle alte temperature) e il dispositivo di carico elastico aggiuntivo. Dispositivo di carico elastico come la guarnizione della molla a disco, in modo che la baderna nella forza di pre-serraggio a bassa temperatura possa essere compensata continuamente, per garantire a lungo le prestazioni di tenuta della baderna.

Le perdite della valvola si dividono in perdite interne e perdite esterne. La perdita esterna è più pericolosa a causa della natura infiammabile ed esplosiva del GNL. Le perdite della tenuta dello stelo rappresentano una delle principali fonti potenziali di perdite esterne. La guarnizione dello stelo della valvola criogenica può essere una struttura di tenuta a soffietto metallico, che può funzionare a temperature elevate e condizioni di bassa temperatura. Rispetto alle tenute meccaniche, la tenuta a soffietto presenta i vantaggi di zero perdite, assenza di contatto, assenza di attrito, assenza di usura e così via, che possono ridurre efficacemente la perdita di fluido sullo stelo della valvola e migliorare l'affidabilità e la sicurezza delle valvole criogeniche.

Guarnizione della flangia

Il materiale ideale per la guarnizione di tenuta criogenica è morbido a temperatura ambiente, resiliente a bassa temperatura, con un piccolo coefficiente di dilatazione lineare e una certa resistenza meccanica. La guarnizione della flangia centrale della valvola criogenica è realizzata con anello in acciaio inossidabile e grafite flessibile. A basse temperature, la tenuta della guarnizione è inferiore alla riduzione che potrebbe causare la perdita del fluido.

Elementi di fissaggio

Gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile austenitico dovrebbero essere selezionati per garantire la resistenza agli urti a bassa temperatura in condizioni di lavoro del GNL. È necessario sottoporsi ad incrudimento e bisolfuro di molibdeno sulla parte filettata a causa del basso limite di snervamento dell'acciaio inossidabile austenitico.

Per i dispositivi di fissaggio delle valvole vengono spesso utilizzati prigionieri completamente filettati. Per migliorare le proprietà meccaniche, è possibile eseguire il trattamento termico di solubilizzazione della materia prima (Classe 1), la ricottura del trattamento termico di solubilizzazione finale (Classe 1A), la ricottura del trattamento termico di solubilizzazione finale e l'indurimento per trazione (Classe 2) per gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile austenitico. Gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile austenitico di 304, 321, 347 e 316 inferiori a 1/2 pollice (12,5 mm) devono essere utilizzati a temperature superiori a -200 ℃. Se è stato effettuato il trattamento termico di solubilizzazione o l'incrudimento, la prova di impatto a bassa temperatura non è richiesta, altrimenti dovrebbe essere condotta.

Gli elementi di fissaggio sono soggetti a cedimenti per fatica sotto carico alternato. Le chiavi dinamometriche devono essere utilizzate durante il funzionamento reale per garantire una forza uniforme su ciascun bullone ed evitare perdite causate da una forza eccessiva su un singolo bullone.