Vorming van vorst en vastlopen bij openen/sluiten, risico's op lekkage van cryogene kogelkranen

Vorming van rijp en vastlopen treden vaak tegelijkertijd op

In het LNG-opslag- en -transportsysteem is vorstvorming aan het buitenoppervlak van cryogene kogelkranen een veelvoorkomend verschijnsel, maar wanneer vorstvorming gepaard gaat met verhoogde weerstand bij het openen en sluiten van het handwiel. Vorstvorming geeft aan dat koude energie naar buiten geleidt via het klepsteelpad; vastlopen duidt op de pasvorm tussen de klepsteel en het pakkinggebied.

Oorzaken van vorstvorming en vastlopen bij het openen/sluiten van kleppen

1. De roestvrijstalen klepsteel is rechtstreeks verbonden met de cryogene klepbehuizing en een extern handwiel. Zonder voldoende verlenging zal koude lucht langs de steel omhoog stromen, waardoor de temperatuur in het pakkingkliergebied onder het dauwpunt van de omgeving komt, wat resulteert in vorstvorming.
2. De kleppakking is gemaakt van PCTFE, met een temperatuurbereik geschikt van -196°C tot +80°C. De elasticiteit en terugstelcapaciteit van de pakking bij lage temperaturen bepalen het compensatievermogen.
3. Het medium stroomt naar beneden vanaf de klepschijf, en verticale installatie met de klepsteel naar boven gericht wordt aanbevolen. Afwijkingen in de installatieoriëntatie kunnen de kracht op de klepschijf veranderen, waardoor de weerstand bij het openen en sluiten indirect toeneemt.

Oorzaken van lekkage inafsluiters voor lage temperaturen

Wanneer diepe pijpkoeling de vloeibare stikstof- of vloeibare zuurstof temperatuurzone bereikt, treden de krimpverschillen tussen de stalen pijp en het klemuiteinde op. Bij stompe lasverbindingen vormen de klep en de pijpleiding een continu metalen pad, waardoor spanningsconcentratie eerst optreedt als scheurvorming in de lasnaad en de warmte-beïnvloede zone, wat leidt tot lekkage van vloeistof bij lage temperaturen.

Oorzaken van het risico op scheurvorming bij lassen bij lage temperaturen

1. De klepbehuizing, klepdeksel, klepschijf en klepsteel zijn allemaal gemaakt van roestvrij staal, met een temperatuurbereik geschikt van -196°C tot +80°C. Roestvrij staal behoudt taaiheid, zelfs onder diepe cryogene omstandigheden; echter, wanneer de krimp verschilt tussen het materiaal en de pijpleiding, kunnen er beperkende spanningen ontstaan bij de verbindingen.

2. De wanddikte aan het klemuiteinde is doorgaans groter dan die van de pijpleiding, en het stijfheidsverschil zorgt ervoor dat de las een spanningsovergangszone wordt.
3. De wanddikte aan het klemuiteinde is doorgaans groter dan die van de pijpleiding, en het stijfheidsverschil zorgt ervoor dat de las een spanningsovergangszone wordt.

Bevriezing betekent geen falen; vastlopen is het teken

Vorstvorming op de buitenwand is een voorspelbaar fysisch verschijnsel in diepe cryogene leidingen. Wat werkelijk beoordeling behoeft, is of het openings- en sluitkoppel het werkbereik overschrijdt en of er zichtbare lekken in de pakking zijn. Bij het selecteren van kleppen moet men niet vertrouwen op "nul lekkage" of "onderhoudsvrij" als criteria, maar in plaats daarvan vier belangrijke parameters gebruiken: "temperatuurbereik, pakking- en zittingmateriaal, mediumstroomrichting en installatieoriëntatie", als verificatiebenchmarks.

Lassen is vereenvoudigd, niet vrijgesteld van inspectie

De stompe lasverbinding elimineert de flenzen en pakkingen aan beide zijden, waardoor potentiële lekkagepunten verschuiven van het "flens-pakking" pad naar een continu metalen pad - een technische vereenvoudiging. Het verschuift echter ook de verantwoordelijkheid voor verificatie naar het lasproces en de post-lasinspectie: groefvorm, lasmethode, tussenlaagtemperatuur, en of er na het lassen penetratie- of radiografische inspectie wordt uitgevoerd - dit alles bepaalt de prestaties van de verbinding onder diepe cryogene cycli.