Коротко
Основа криогенной арматуры для СПГ — криогенные материалы + удлиненная крышка + типовые криогенные испытания. Подбор обычно выполняют по BS 6364 (общие требования к криогенной арматуре); материалы выбирают последовательно от низкотемпературной углеродистой стали к криогенной никелевой и аустенитной нержавеющей, минимальная расчетная температура достигает −196 °C.
Температура и материалы
СПГ хранится при атмосферном давлении примерно при −162 °C, жидкий азот — около −196 °C. Материалы выбирают ступенчато по мере снижения температуры:
- Низкотемпературная углеродистая сталь: ASTM A352 LCB/LCC, поковки A350 LF2, примерно −46 °C, требуются испытания на ударный изгиб (Charpy) при соответствующей температуре.
- Криогенная никелевая сталь: A352 LC1/LC2/LC3 (1,5/2,25/3,5Ni), примерно −59 / −73 / −101 °C соответственно.
- Аустенитная нержавеющая сталь: A351 CF8M / A182 F316, до −196 °C, хорошая вязкость при низких температурах, широко применяется для СПГ.
- Дуплексные стали / никелевые сплавы: для агрессивных сред и особых криогенных условий.
- Все криогенные детали, работающие под давлением, проходят испытания на ударный изгиб при низкой температуре, сертификаты материалов (EN 10204 3.1/3.2) проверяются.
Требования к конструкции
- Удлиненная крышка (extended bonnet / cryogenic extension): выводит сальник и привод из зоны криогенной среды в допустимый диапазон температур, предотвращая обмерзание, заклинивание и превышение летучих выбросов.
- Верхний монтаж (top entry): позволяет обслуживать шар и седла без демонтажа с трубопровода; применяется в зоне резервуаров терминалов СПГ.
- Шток с защитой от выбивания (anti-blowout stem) и антистатическое исполнение.
- Защита полости от превышения давления: криогенная среда расширяется при нагреве, поэтому полость должна иметь путь сброса (DBB или дренажное отверстие).
- Уплотнение: мягкое седло (PTFE/PCTFE, PEEK) обеспечивает нулевую утечку ISO 5208 Rate A; при больших температурных циклах или требованиях огнестойкости применяют металлическое уплотнение с тройным эксцентриситетом.
Стандарты и испытания
- BS 6364: общие требования к криогенной арматуре, охватывают материалы, конструкцию и типовые криогенные испытания; часто указывается в проектах СПГ и криогенных установок.
- ISO 21010 (арматура и изделия для криогенного применения) может применяться как дополнение; в Китае ему соответствует GB/T 24925-2019 (криогенная арматура).
- Типовые испытания обычно включают: циклы срабатывания и герметичности при криогенной температуре, проверку герметичности при нормальной температуре, при необходимости — испытания на летучие выбросы по ISO 15848 и на огнестойкость по API 607.
- Для ответственных условий дополнительно проводят гелиевый контроль герметичности для проверки микропротечек.
Типичные места применения (терминал СПГ)
Стендеры, вход и выход резервуаров, погружные насосы, компрессоры отпарного газа (BOG), испарители, коммерческий узел — подбор по каждому узлу с учетом среды, температуры, класса давления и диаметра, одновременно проверяется пригодность привода для криогенных условий.
Типичные заблуждения
- Замена криогенной арматуры арматурой общего назначения: нет удлиненной крышки и данных об ударной вязкости, в процессе эксплуатации сальник обмерзает, появляются интенсивные наружные утечки.
- Проверка только герметичности при нормальной температуре без криогенных циклов: невозможно подтвердить герметичность и работоспособность при низкой температуре.
- Игнорирование пригодности привода: смазки и уплотнения пневматических и электрических приводов также должны соответствовать криогенной среде.
Криогенная арматура Vexval поставляется с комплектом документов по материалам, конструкции, ударным испытаниям и типовым испытаниям в соответствии с BS 6364 и подходит для СПГ и криогенных условий.