La temperaturi scăzute, proprietatea de control a unei țevi de oțel nu este rezistența la tracțiune, ci tenacitatea. Oțelul feritic care se comportă într-o manieră ductilă în condiții ambientale se poate fractura într-un mod fragil odată ce este răcit sub temperatura sa de tranziție, iar o fisură fragilă se propagă mult mai repede decât poate reacționa orice program de inspecție sau întreținere. Prin urmare, conductele criogenice sunt selectate, testate și inspectate având ca obiectiv principal controlul fracturilor.
De ce duritatea guvernează designul cu temperatură joasă-
Fiecare linie criogenică trebuie să demonstreze că materialul nu va eșua într-un mod fragil la cea mai scăzută temperatură pe care o poate experimenta, inclusiv în condiții de supărare și de urgență. Aceste dovezi provin din testarea de impact Charpy V-notch efectuată la temperatura de proiectare a metalului, în conformitate cu ASTM E23, cu limitele de energie absorbită și de expansiune laterală stabilite de specificația țevii de reglementare. Alte proprietăți contează și ele: contracția termică trebuie să fie compatibilă cu aspectul, iar conductivitatea termică influențează cât de multă izolație necesită linia.
Clase și specificații pentru serviciul criogenic
| Nota | Caietul de sarcini | Temperatura tipică de proiectare | Serviciu tipic |
|---|---|---|---|
| A333 clasa 1 | ASTM A333 / ASME SA-333 | Până la aproximativ -45 de grade | Conducte din oțel carbon la temperatură joasă{0} |
| A333 clasa a 6-a | ASTM A333 / ASME SA-333 | Până la aproximativ -45 de grade | GNL și linii de proces{0}}de joasă temperatură, normalizate |
| A333 gradul 3 | ASTM A333 / ASME SA-333 | Până la aproximativ -100 de grade | Cutie rece-și conducte frigorifice |
| A333 clasa a 8-a | ASTM A333 / ASME SA-333 | Până la aproximativ -195 de grade | Transfer de azot lichid și hidrogen lichid |
| 304L, 316L austenitic fără sudură și sudat | ASTM A312, ASTM A358 | Până la aproximativ -196 de grade | Depozitare și transfer GNL, conducte schimbătoare |
| P355NL conductă de temperatură joasă- | EN 10216-4 | Până la aproximativ -50 de grade | Conducte europene de procesare la temperatură joasă{0} |
| Țeavă de oțel pentru conducte de temperatură joasă- | GB/T 18984 | Până la aproximativ -45 de grade | Linii interne de GNL și servicii la rece |
Temperatura de proiectare din tabel urmează temperatura testului de impact cerută de fiecare specificație; necesarul exact de energie absorbită și temperatura de testare aplicabilă trebuie luate din ediția standardului citată în comanda de achiziție.
Articulații, suporturi și contracție termică
O linie criogenică își schimbă în mod apreciabil lungimea în timpul răcirii-și mișcarea trebuie mai degrabă absorbită decât reținută. Îmbinările sudate sunt preferate deoarece sunt în mod inerent etanșe-, iar sudurile cap la cap sunt în mod normal cu penetrare totală. Acolo unde flanșele cu șuruburi sunt inevitabile, se introduce o rupere termică, astfel încât căldura să nu conducă în secțiunea rece, iar garniturile sunt selectate pentru flexibilitate la temperatura de funcționare. Buclele de expansiune, suporturile cu arc și suporturile glisante completează aranjamentul, iar analiza tensiunii la conducte verifică dacă încărcările duzei de pe pompe și vase rămân acceptabile.
Sisteme de izolare
Conducta cu cămașă-vacuum oferă cea mai scăzută scurgere de căldură pentru o anumită grosime și este comună pe liniile de transfer de heliu lichid și hidrogen lichid. Pentru liniile GNL cu diametru mai mare, se folosește în schimb perlit, sticlă celulară sau spumă poliuretanică cu o barieră de vapori. Indiferent de sistemul ales, izolația trebuie să tolereze contracția țevii interioare, să reziste la pătrunderea umezelii și să mențină suprafața exterioară deasupra punctului de rouă, astfel încât să nu se formeze gheață pe carcasă.
Inspecție și testare
Testarea de acceptare a conductelor criogenice combină în mod obișnuit rezultatele testelor de impact cu trasabilitatea completă a numerelor de căldură, examinarea radiografică sau ultrasonică a sudurilor din circumferință conform regulilor ASME B31.3, testarea de rezistență hidrostatică sau pneumatică și un test de scurgere cu spectrometru de masă cu heliu în cazul în care cerințele de etanșeitate sunt stricte. Sistemele finalizate pot fi, de asemenea, supuse unui șoc la rece sau unui test de ciclism termic pentru a confirma că suporturile și îmbinările se comportă conform prevederilor.
FAQ
Î: Care este temperatura cea mai scăzută pentru țeava ASTM A333 grad 6?
Gradul 6 este testat la impact la aproximativ -45 de grade și este gradul de lucru pentru GNL și servicii similare de proces la temperatură joasă; sarcinile mai reci necesită gradul 3 sau gradul 8 sau un grad de inoxidabil austenitic.
Î: De ce sunt preferate 304L și 316L pentru serviciul GNL?
Structura lor austenitică rămâne dură la temperatură foarte scăzută, astfel încât nu prezintă tranziția ductilă-la-casabilă a oțelului feritic și pot fi folosite până la temperatura azotului lichid și mai mult.
Î: Este suficient un test hidrostatic pentru a califica conductele criogenice?
Nu. Un test de presiune dovedește rezistența și integritatea în condiții ambientale, dar tenacitatea trebuie demonstrată separat prin testarea la impact la temperatura metalului de proiectare.
Î: Cum sunt etanșe-articulațiile criogenice?
Este de preferat o construcție complet sudată, cu îmbinări cu șuruburi limitate la conexiunile echipamentelor în care se utilizează o rupere termică și o garnitură de -temperatură scăzută, iar fiecare îmbinare este testată pentru scurgeri cu heliu după asamblare.
Î: Care izolație este cea mai bună pentru conducta criogenică?
Conductă cu manta-vacuum pentru liniile cele mai reci și mai mici și perlit, sticlă celulară sau spumă cu o barieră de vapori pentru conducte de GNL cu diametru mai mare, unde grosimea este mai puțin critică.
