Образование инея и заклинивание при открытии/закрытии, риски утечки криогенных шаровых кранов

Обмерзание и заедание часто происходят одновременно

В системе хранения и транспортировки СПГ образование инея на внешней поверхности криогенных шаровых кранов является обычным явлением, но когда образование инея сопровождается увеличением сопротивления открытию и закрытию маховика. Образование инея указывает на то, что холодная энергия проводит наружу по пути штока клапана; заедание указывает на состояние сопряжения между штоком клапана и зоной уплотнения.

Причины обмерзания и заедания клапана при открытии/закрытии

1. Шток клапана из нержавеющей стали напрямую соединен с криогенным корпусом клапана и внешним маховиком. При недостаточной длине холодный поток поднимается вдоль штока, вызывая падение температуры в зоне сальниковой набивки ниже температуры точки росы окружающей среды, что приводит к образованию инея.
2. Уплотнение клапана изготовлено из PCTFE, с температурным диапазоном от -196°C до +80°C. Эластичность и способность к восстановлению формы уплотнения при низких температурах определяют его компенсирующую способность.
3. Среда течет вниз от диска клапана, и рекомендуется вертикальная установка с ориентированным вверх штоком клапана. Отклонения в ориентации установки могут изменить направление силы, действующей на диск клапана, косвенно увеличивая сопротивление открытию и закрытию.

Причины утечки внизкотемпературных запорных клапанах

Когда охлаждение глубокохолодной трубопроводной системы достигает зоны температур жидкого азота или жидкого кислорода, возникают различия в усадке между стальной трубой и концом клапана. В стыковых сварных соединениях клапан и трубопровод образуют непрерывный металлический путь, вызывая концентрацию напряжений, которая сначала проявляется в виде трещин в сварном шве и зоне термического влияния, что приводит к утечке низкотемпературной жидкости.

Причины риска низкотемпературного сварочного растрескивания

1. Корпус клапана, крышка клапана, диск клапана и шток клапана изготовлены из нержавеющей стали, с температурным диапазоном от -196°C до +80°C. Нержавеющая сталь сохраняет прочность даже в условиях глубокого криогенного холода; однако, когда усадка материала отличается от усадки трубопровода, на стыках могут возникать ограничивающие напряжения.

2. Толщина стенки на конце клапана обычно больше, чем у трубопровода, и разница в жесткости приводит к тому, что сварной шов становится зоной перехода напряжений.
3. Толщина стенки на конце клапана обычно больше, чем у трубопровода, и разница в жесткости приводит к тому, что сварной шов становится зоной перехода напряжений.

Замерзание не означает отказ; заедание — это признак

Обмерзание наружной стенки является предсказуемым физическим явлением в глубокохолодных трубопроводах. Что действительно требует оценки, так это превышает ли крутящий момент открытия и закрытия рабочий диапазон и есть ли видимые утечки в уплотнении. При выборе клапанов не следует полагаться на критерии «нулевой утечки» или «не требующий обслуживания», а вместо этого использовать четыре ключевых параметра: «температурный диапазон, материал уплотнения и седла, направление потока среды и ориентация установки» в качестве критериев проверки.

Сварка упрощена, но не освобождена от проверки

Стыковое сварное соединение устраняет фланцы и прокладки с обеих сторон, смещая потенциальные точки утечки с пути «фланец-прокладка» на непрерывный металлический путь — инженерное упрощение. Однако это также перекладывает ответственность за проверку на сварочный процесс и послесварочный контроль: форма канавки, метод сварки, температура между проходами и выполняется ли проникающая или радиографическая проверка после сварки — все это определяет характеристики соединения при глубоких криогенных циклах.