Frostbildung und Klemmung beim Öffnen/Schließen, Leckagerisiken von kryogenen Kugelhähnen

Vereisung und Festfressen treten oft gleichzeitig auf

Im LNG-Speicher- und Transportsystem ist die Frostbildung an der Außenfläche von kryogenen Kugelhähnen ein häufiges Phänomen, aber wenn die Frostbildung von einem erhöhten Öffnungs- und Schließwiderstand des Handrads begleitet wird. Frostbildung zeigt an, dass Kälteenergie durch den Ventilschaftweg nach außen leitet; Festfressen deutet auf den Einbauzustand zwischen Ventilschaft und Packungsbereich hin.

Ursachen für Ventilvereisung und Festfressen beim Öffnen/Schließen

1. Der Edelstahlventilschaft ist direkt mit dem kryogenen Ventilkörper und einem externen Handrad verbunden. Ohne ausreichende Verlängerung steigt der Kältestrom entlang des Schafts an, wodurch die Temperatur im Packungsflanschbereich unter den Umgebungsdampfpunkt fällt, was zu Frostbildung führt.
2. Die Ventilpackung besteht aus PCTFE mit einem Temperaturbereich von -196 °C bis +80 °C. Die Elastizität und Rückstellfähigkeit der Packung bei niedrigen Temperaturen bestimmen ihre Kompensationsfähigkeit.
3. Das Medium fließt von der Ventilscheibe nach unten, und eine vertikale Installation mit nach oben gerichtetem Ventilschaft wird empfohlen. Abweichungen in der Installationsausrichtung können die Kraftrichtung auf die Ventilscheibe verändern und indirekt den Öffnungs- und Schließwiderstand erhöhen.

Ursachen für Leckagen inTieftemperatur-Absperrventilen

Wenn die Tiefkalt-Rohrleitungsabkühlung die flüssige Stickstoff- oder flüssige Sauerstofftemperaturzone erreicht, treten Schrumpfungsunterschiede zwischen dem Stahlrohr und dem Ventilende auf. Bei Stumpfschweißverbindungen bilden das Ventil und die Rohrleitung einen kontinuierlichen Metallpfad, wodurch Spannungskonzentrationen zuerst als Rissbildung in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone auftreten, was zu Leckagen von Tieftemperaturflüssigkeit führt.

Ursachen für das Risiko von Tieftemperatur-Schweißrissen

1. Der Ventilkörper, die Ventilhaube, die Ventilscheibe und der Ventilschaft sind alle aus Edelstahl gefertigt, mit einem Temperaturbereich von -196 °C bis +80 °C. Edelstahl behält auch unter tiefkryogenen Bedingungen seine Zähigkeit; wenn jedoch die Schrumpfung zwischen dem Material und der Rohrleitung unterschiedlich ist, können an den Verbindungen Zwängungsspannungen entstehen.

2. Die Wandstärke am Ventilende ist typischerweise größer als die der Rohrleitung, und der Unterschied in der Steifigkeit bewirkt, dass die Schweißnaht zu einer Spannungsübergangszone wird.
3. Die Wandstärke am Ventilende ist typischerweise größer als die der Rohrleitung, und der Unterschied in der Steifigkeit bewirkt, dass die Schweißnaht zu einer Spannungsübergangszone wird.

Einfrieren bedeutet nicht Versagen; Festfressen ist das Zeichen

Vereisung an der Außenwand ist ein vorhersehbares physikalisches Phänomen in Tiefkalt-Rohrleitungen. Was wirklich bewertet werden muss, ist, ob das Öffnungs- und Schließdrehmoment den Betriebsbereich überschreitet und ob sichtbare Leckagen in der Packung vorhanden sind. Bei der Auswahl von Ventilen sollte man sich nicht auf "Null Leckage" oder "wartungsfrei" als Kriterien verlassen, sondern stattdessen vier Schlüsselparameter verwenden: "Temperaturbereich, Packungs- und Sitzmaterial, Mediumflussrichtung und Installationsausrichtung" als Verifikationsmaßstäbe.

Schweißen ist vereinfacht, nicht von der Inspektion befreit

Die Stumpfschweißverbindung eliminiert die Flansche und Dichtungen auf beiden Seiten und verlagert potenzielle Leckagestellen vom "Flansch-Dichtungs"-Pfad zu einem kontinuierlichen Metallpfad – eine technische Vereinfachung. Sie verlagert jedoch auch die Verantwortung für die Verifizierung auf den Schweißprozess und die Nachschweißinspektion: Nutform, Schweißverfahren, Zwischenlagentemperatur und ob nach dem Schweißen eine Durchdringungs- oder Röntgenprüfung durchgeführt wird – all dies bestimmt die Leistung der Verbindung unter tiefkryogenen Zyklen.