Anyagspecifikációs szabványok földgáz-alkatrészekre kriogén LNG környezetben

Kohászati kiválasztás az alacsony hőmérsékletű rugalmassághoz

1. Tervezéskor Földgáz alkatrészek A cseppfolyósított földgáz (LNG) alkalmazások esetében az elsődleges mérnöki kihívás a „hideg ridegség” megelőzése. A szabványos szénacélok képlékeny-törékeny átalakuláson mennek keresztül az LNG -162°C-os forráspontja feletti hőmérsékleten. Ezért fémek kiválasztása a kriogén földgázszolgáltatáshoz felületközpontú köbös (FCC) rácsszerkezetű anyagokat igényel, például ausztenites rozsdamentes acélokat vagy 9%-os nikkelacélokat.
2. Általánosan meghatározott rozsdamentes acél minőségek LNG szelepekhez az ASTM A351 CF8M és a CF3M. Ezek a minőségek magas Charpy V-bevágásos ütésállóságot tartanak fenn akár -196°C-os hőmérsékleten is, biztosítva, hogy a nyomást tartalmazó alkatrészek ne szenvedjenek katasztrofális hasadási törést üzemi feszültség alatt.
3. Nagy teherbírású csővezeték-infrastruktúrához, alacsony hőmérsékletű szénacél vs. rozsdamentes acél Az összehasonlítások miatt a mérnökök gyakran az ASTM A333 Grade 6-ot határozzák meg a mérsékelt hideghez, de a valódi kriogén LNG kezelésnél az AISI 304/304L és 316/316L továbbra is az etalon az ausztenit fázist stabilizáló króm-nikkel tartalom miatt.

A tömítés sértetlensége és a kibocsátás csökkentése -162°C-on

1. A kriogén tömítőanyagok földgázhoz le kell győznie a polimerek magas hőösszehúzódási együtthatóit. A hagyományos elasztomerek tönkremennek, amikor elérik üvegesedési hőmérsékletüket (Tg). Következésképpen Földgáz alkatrészek például a tömítések és a szelepülékek PCTFE-t (poliklór-trifluor-etilén) vagy módosított PTFE-t (politetrafluor-etilén) használnak, üveg- vagy szénszálakkal megerősítve a tömítés fenntartása érdekében folyékony halmazállapotú hőmérsékleten.
2. A diffúz kibocsátások kritikus problémát jelentenek az LNG-terminálokon. Magas integritású szivárgási szabványok az LNG-alkatrészekre az ISO 15848-1 szabvány szabályozza. Az A osztályú tömítettség elérése érdekében az alkatrészek gyakran olyan "élőterhelésű" tömítőrendszereket tartalmaznak, amelyek Belleville rugókat használnak, hogy állandó nyomást gyakoroljanak a szártömítésre, kompenzálva a tömítés hőzsugorodását. Földgáz alkatrészek hűtési ciklusok során.
3. Hogyan lehet megakadályozni a tömítés meghibásodását az LNG-alkatrészekben kiterjedt burkolatok (gőzoszlopok) használatát foglalja magában a kriogén szelepeken. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a szártömítés környezeti hőmérsékleten működjön azáltal, hogy gázpuffert tart fenn a folyékony LNG és a tömítőgyűrű között, megakadályozva a jégképződést, amely károsíthatja a tömítőfelületet.

Kriogén ötvözetek fizikai tulajdonságainak elemzése

1. A mechanical reliability of Földgáz alkatrészek szélsőséges hőmérsékleteken végzett szigorú feszültség-nyúlás elemzéssel validálják. Az anyagnak nemcsak törésnek kell ellenállnia, hanem meg kell tartania a fajlagos folyáshatárt is (általában 205 MPa 316 liter esetén), hogy kezelni tudja a nagynyomású szivattyúrendszerek belső nyomását.
2. A kriogén anyagok tulajdonságainak műszaki összehasonlítása:

Precíziós mérnöki és felületkezelési szabványok

1. A felület morfológiája létfontosságú a LNG-szabályozók és szerelvények élettartama . A Ra felületkezelés gáztömítésekhez 0,4-0,8 mikrométer szükséges a gáztömör fém-fém interfész biztosításához. A precíziós megmunkálás megakadályozza a helyi feszültségemelőket, amelyek fáradásos meghibásodáshoz vezethetnek a gyors tágulás és összehúzódás során. Földgáz alkatrészek .
2. Találkozni ASME B31.3 kriogén csővezeték kódok , mind Földgáz alkatrészek roncsolásmentes vizsgálaton (NDT) kell átesnie, beleértve a festékbehatoló vizsgálatot (DPI) és a radiográfiás vizsgálatot (RT). Ez biztosítja, hogy az öntött vagy kovácsolt szemcseszerkezet mentes legyen a mikroszkopikus zárványoktól, amelyek kitágulhatnak a kriogén-környezeti hőciklus során, amely jellemző a csúcshőmérsékletű LNG-létesítményekre.
3. Megértés korrózióállóság az LNG alkatrészekben magában foglalja a légköri kondenzáció hatásainak elemzését. Mivel a kriogén alkatrészek hajlamosak a "jegesedésre", ellenállniuk kell a klorid által kiváltott feszültségkorróziós repedésnek (CSCC), ha part menti LNG-import/export csomópontokban helyezkednek el, ami miatt az ötvözet kiválasztásakor magas lyukállósági egyenértékszámra (PREN) van szükség.

Mérnöki GYIK

1. Mi a leggyakoribb anyag az LNG szeleptestekhez? Az ASTM A351 CF8M (316 rozsdamentes acél) -196°C-on kiváló ütőszilárdságának köszönhetően iparági szabvány.
2. Miért nem használható a szénacél LNG-hez? A szénacél -29°C alatt "hideg ridegedés"-en megy keresztül, elveszíti szívósságát, és ütközéskor üvegszerűen összetörik.
3. Mi az a PCTFE és miért használják LNG-ben? A PCTFE egy speciális fluorpolimer, amelyet szelepülékekhez használnak, mert jobban megőrzi mechanikai tulajdonságait és méretstabilitását kriogén hőmérsékleten, mint a PTFE.
4. Hogyan működnek a kiterjesztett motorháztetők az LNG-szelepeken? Ay provide a vertical gas column that allows the packing to stay warm, preventing the seal from freezing and failing.
5. Milyen NDT szükséges a kriogén földgázkomponensekhez? A vizuális, a festék áthatoló és a radiográfiás tesztelés szabványos a belső és külső szerkezeti integritás biztosítására.

Műszaki referenciák

1. ASME B31.3: Folyamatcsövek kódja a kriogén folyadékkezeléshez.
2. NACE MR0175/ISO 15156: Olaj- és gázkitermelésben H2S-tartalmú környezetben használható anyagok.
3. ISO 28921-1: Ipari szelepek – Leválasztó szelepek alacsony hőmérsékletű alkalmazásokhoz.