Стандарты технических характеристик материалов для деталей, работающих на природном газе в криогенных средах СПГ

Металлургический выбор по низкотемпературной пластичности

1. При проектировании Детали природного газа При использовании сжиженного природного газа (СПГ) основной инженерной задачей является предотвращение «хладноломкости». Стандартные углеродистые стали подвергаются переходу из пластичного состояния в хрупкое при температурах, значительно превышающих температуру кипения СПГ (-162°C). Следовательно, выбор металлов для услуг криогенного природного газа требуются материалы со структурой гранецентрированной кубической решетки (FCC), такие как аустенитные нержавеющие стали или стали с содержанием 9% никеля.
2. Обычно указывается Марки нержавеющей стали для клапанов СПГ включают ASTM A351 CF8M и CF3M. Эти марки сохраняют высокую ударную вязкость по Шарпи с V-образным надрезом при температурах до -196°C, гарантируя, что компоненты, работающие под давлением, не подвергаются катастрофическому разрушению при рабочих нагрузках.
3. Для трубопроводной инфраструктуры, работающей в тяжелых условиях, низкотемпературная углеродистая сталь по сравнению с нержавеющей сталью сравнения часто приводят к тому, что инженеры выбирают ASTM A333 Grade 6 для умеренного холода, но для настоящего криогенного обращения с СПГ эталоном остаются AISI 304/304L и 316/316L из-за содержания в них хрома и никеля, которое стабилизирует аустенитную фазу.

Целостность уплотнений и контроль неорганизованных выбросов при -162°C

1. криогенные уплотнительные материалы для природного газа должны преодолевать высокие коэффициенты термического сжатия полимеров. Традиционные эластомеры выходят из строя при достижении температуры стеклования (Tg). Следовательно, Детали природного газа например, в прокладках и седлах клапанов используется ПХТФЭ (полихлортрифторэтилен) или модифицированный ПТФЭ (политетрафторэтилен), армированный стекловолокном или углеродными волокнами, для поддержания уплотнения при температурах жидкого состояния.
2. Неорганизованные выбросы являются серьезной проблемой на терминалах СПГ. Высокая целостность стандарты утечки для компонентов СПГ регулируются стандартом ISO 15848-1. Для достижения герметичности класса А в компоненты часто включаются системы уплотнений с динамической нагрузкой, в которых используются тарельчатые пружины для оказания постоянного давления на уплотнение штока, компенсируя термическую усадку уплотнения. Детали природного газа во время циклов охлаждения.
3. Как предотвратить выход из строя уплотнений в деталях СПГ предполагает использование удлиненных крышек (паровых колонн) на криогенных клапанах. Такая конструкция позволяет насадке штока работать при температуре окружающей среды, поддерживая газовый буфер между жидким СПГ и уплотнительным сальником, предотвращая образование льда, который может повредить поверхность уплотнения.

Анализ физических свойств криогенных сплавов

1. mechanical reliability of Детали природного газа подтверждено тщательным анализом растяжения и деформации при экстремальных температурах. Материал должен не только противостоять разрушению, но и сохранять определенный предел текучести (обычно 205 МПа для 316L), чтобы выдерживать внутреннее давление насосных систем высокого давления.
2. Техническое сравнение свойств криогенных материалов:

Стандарты точного машиностроения и качества поверхности

1. Морфология поверхности имеет жизненно важное значение для долговечность регуляторов и арматуры СПГ . А Обработка поверхности Ra для газовых уплотнений Для обеспечения газонепроницаемой поверхности раздела металл-металл необходима толщина от 0,4 до 0,8 микрометра. Прецизионная обработка предотвращает появление локальных напряжений, которые могут привести к усталостному разрушению во время быстрого расширения и сжатия. Детали природного газа .
2. Встретиться Нормы ASME B31.3 для криогенных трубопроводов , все Детали природного газа должны пройти неразрушающий контроль (NDT), включая дефектоскопию (DPI) и радиографический контроль (RT). Это гарантирует, что литая или кованая зернистая структура не содержит микроскопических включений, которые могут расширяться при термоциклировании от криогенной среды до температуры окружающей среды, типичном для установок по производству СПГ с пиковым снижением нагрузки.
3. Понимание коррозионная стойкость деталей СПГ включает в себя анализ воздействия атмосферной конденсации. Поскольку криогенные компоненты склонны к «обледенению», они должны противостоять коррозионному растрескиванию под напряжением, вызванному хлоридами (CSCC), если они расположены в прибрежных центрах импорта / экспорта СПГ, что требует высоких эквивалентных чисел питтинговой устойчивости (PREN) при выборе сплава.

Инженерные вопросы и ответы

1. Какой материал чаще всего используется для изготовления корпусов клапанов СПГ? ASTM A351 CF8M (нержавеющая сталь 316) является отраслевым стандартом благодаря своей превосходной ударной вязкости при температуре -196°C.
2. Почему для СПГ нельзя использовать углеродистую сталь? Углеродистая сталь подвергается «холодному охрупчиванию» при температуре ниже -29°C, теряя свою вязкость и разбиваясь, как стекло, при ударе.
3. Что такое ПХТФЭ и почему он используется в СПГ? PCTFE — это специализированный фторполимер, используемый для изготовления седел клапанов, поскольку он сохраняет свои механические свойства и стабильность размеров при криогенных температурах лучше, чем ПТФЭ.
4. Как расширенные крышки работают на клапанах СПГ? y provide a vertical gas column that allows the packing to stay warm, preventing the seal from freezing and failing.
5. Какой неразрушающий контроль требуется для криогенных компонентов природного газа? Визуальные, капиллярные и рентгенографические испытания являются стандартными для обеспечения внутренней и внешней структурной целостности.

Технические ссылки

1. ASME B31.3: Нормы технологического трубопровода для работы с криогенными жидкостями.
2. NACE MR0175/ISO 15156: Материалы для использования в средах, содержащих H2S, при добыче нефти и газа.
3. ISO 28921-1: Промышленная арматура. Запорная арматура для низкотемпературного применения.