Formación de escarcha y atascos de apertura/cierre, riesgos de fugas en válvulas de globo criogénicas

La escarcha y el atasco a menudo ocurren simultáneamente

En el sistema de almacenamiento y transporte de GNL, la formación de escarcha en la superficie exterior de las válvulas de globo criogénicas es un fenómeno común, pero cuando la formación de escarcha se acompaña de una mayor resistencia de apertura y cierre del volante. La formación de escarcha indica que la energía fría se conduce hacia afuera a través de la ruta del vástago de la válvula; el atasco apunta al estado de ajuste entre el vástago de la válvula y el área de empaque.

Causas de la escarcha y el atasco de apertura/cierre de la válvula

1. El vástago de la válvula de acero inoxidable está conectado directamente al cuerpo de la válvula criogénica y a un volante externo. Sin una extensión suficiente, el flujo frío subirá por el vástago, haciendo que la temperatura en el área de la glándula de empaque caiga por debajo del punto de rocío ambiental, lo que resulta en la formación de escarcha.
2. El empaque de la válvula está hecho de PCTFE, con un rango de temperatura adecuado de -196 °C a +80 °C. La elasticidad y la capacidad de rebote del empaque a bajas temperaturas determinan su capacidad de compensación.
3. El medio fluye hacia abajo desde el disco de la válvula, y se recomienda la instalación vertical con el vástago de la válvula orientado hacia arriba. Las desviaciones en la orientación de la instalación pueden alterar la dirección de la fuerza sobre el disco de la válvula, aumentando indirectamente la resistencia de apertura y cierre.

Causas de fugas enválvulas de cierre a baja temperatura

Cuando el enfriamiento de la tubería profunda alcanza la zona de temperatura de nitrógeno líquido u oxígeno líquido, ocurren las diferencias de contracción entre la tubería de acero y el extremo de la válvula. En las conexiones de soldadura a tope, la válvula y la tubería forman una ruta metálica continua, lo que hace que la concentración de tensiones aparezca primero como grietas en la costura de soldadura y la zona afectada por el calor, lo que provoca fugas de fluido a baja temperatura.

Causas del riesgo de grietas por soldadura a baja temperatura

1. El cuerpo de la válvula, la tapa de la válvula, el disco de la válvula y el vástago de la válvula están hechos de acero inoxidable, con un rango de temperatura adecuado de -196 °C a +80 °C. El acero inoxidable conserva la tenacidad incluso en condiciones criogénicas profundas; sin embargo, cuando la contracción difiere entre el material y la tubería, se pueden desarrollar tensiones de restricción en las uniones.

2. El espesor de la pared en el extremo de la válvula suele ser mayor que el de la tubería, y la diferencia de rigidez hace que la soldadura se convierta en una zona de transición de tensiones.
3. El espesor de la pared en el extremo de la válvula suele ser mayor que el de la tubería, y la diferencia de rigidez hace que la soldadura se convierta en una zona de transición de tensiones.

La congelación no significa falla; el atasco es la señal

La escarcha en la pared exterior es un fenómeno físico predecible en tuberías de frío profundo. Lo que realmente necesita evaluación es si el par de apertura y cierre excede el rango de operación y si hay fugas visibles en el empaque. Al seleccionar válvulas, uno no debe confiar en "cero fugas" o "sin mantenimiento" como criterios, sino usar cuatro parámetros clave: "rango de temperatura, material del empaque y del asiento, dirección del flujo del medio y orientación de la instalación", como puntos de referencia de verificación.

La soldadura se simplifica, no exenta de inspección

La conexión de soldadura a tope elimina las bridas y las juntas en ambos lados, trasladando los posibles puntos de fuga de la ruta "brida-junta" a una ruta metálica continua, una simplificación de ingeniería. Sin embargo, también traslada la responsabilidad de la verificación al proceso de soldadura y a la inspección posterior a la soldadura: forma de la ranura, método de soldadura, temperatura entre pasadas y si se realiza penetración o prueba radiográfica después de la soldadura, todo lo cual determina el rendimiento de la junta en ciclos criogénicos profundos.