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摘要:液化天然气(LNG)是一种清洁能源,因为它的能源效率较高,便于输送与储存,现已在国内外得到普遍使用。如今,中国沿海地区已建成、在建以及规划建设的液化天然气项目多达20余个,伴随LNG在国内外能源市场的日益发展,LNG对阀门的需求也愈来愈多,所以LNG用阀门检验标准是非常关键的。
关键词:液化天然气;阀门;检验标准
一、阀门类型分类
1、全开全闭
在液化天然气全开全闭的阀门中,闸阀闸板有着较大的灵活性,并设有泄压孔。伴随压力的升高,阀门出口侧的泄漏量也随之变多。在真实的操作过程中,球阀相对简易,介质阻力较小,经常用在常温系统管路,发挥其全部优点。
2、调节流量
针对可以调节流量的阀门,通过截止阀和针阀等组成,针对口径较大、压力较小的LNG管路,选用截止阀与碟阀的应用,在真实的操作过程中比较容易上手。在使用针阀的过程中,必须在流量较小的时候运用。
3、预防逆流
针对防止逆流的阀门,主要是止回阀,公称通径小于DN40毫米的选用升降式止回阀;而公称直径大于DN50毫米的,选用旋启式止回阀,针对口径较大的管路,一般选用特殊扇门分开式止回阀。
二、液化天然气用阀门检验要点剖析
1、阀门检验方法
1.1外部冷却法
采用外冷法对LNG阀门进行测试,保证其性能符合真实运用的需求。试验时,将阀门结构充分浸泡在冷却介质中,通常使用的介质是液氮,确定试验温度是否满足阀门性能的标准,此方法常用于大量生产阀门的出厂检验。
1.2内部冷却法
阀门检查选用内部冷却的方法,也就是把冷却介质放到阀腔中,在实现需要的试验温度后,测试阀门性能符不符合标准。标准EN12567清晰地规定了内部冷却方式的需求,其更适合LNG阀门的真实状况,也就是在检查的过程中,在阀门的周围包一层厚度大于160毫米的保温材料,真实的操作过程比较繁琐。由于冷却介质比较特别,在检查校验的过程中,对操作工艺的要求非常严格,同时它还有一定的风险。比较这两种检查校验方式,外冷法在真实的操作过程中有着较大的使用价值,在阀门出厂检验过程中,得到了普遍的使用[1]。
2、检验方法对比
2.1检验对象
LNG阀门检测主要是在超低温下测试动作与密封性能,GB/T24925标准明确规范了冷却介质的选取、各个性能和高压密封需求等,也确定了阀门高压密封试验的压力增量和阀座密封的泄漏率。
2.2检验过程
(1)在冷却介质的选用中,LNG阀门试验一般使用的冷却介质是液氮。根据GB/T24925标准规定阀门的低温需求,在对阀门做超低温试验时,可选用液氮或酒精和液氮的混合物作为冷却介质。
(2)根据GB/T24925标准规定,动作性能和扭矩测试在试验温度与阀门公称的压力下,应该对开关阀做五次动作校验,当阀门恢复到到室温后,测量阀门公称压力下的开关扭矩。在超低温环境下,校核阀门的动作性能和扭矩是了解阀门各项功能的关键。
(3)在超低温工况下,根据GB/T24925标准中,高压密封性能可以了解LNG阀门密封性的关键途径,阀门在低温下,高压密封试验压力是公称压力值。因阀门的真实状况不同,试验压力应控制在室温下低于高压密封试验压力,即最大允许工作压力的一倍。
(4)密封压力增量,根据阀门高压增量试验规范,GB/T24925标准规定了数个压力等级,当压力增大时,其增量不一致,增量值也随压力的增加而变大。
3、阀门寿命试验
在LNG阀门的寿命试验中,国内外对这一内容并没有统一的规范,不过针对阀门而言,其在低温下的使用寿命,对真实运用有着十分关键的作用。其中,EN12567标准是第一个测试LNG阀门使用寿命的规范,而GB/T24925标准尚未明确阀门的使用寿命试验方式。阀门的低温寿命试验,可按EN12567标准分为两个等级进行。主阀寿命试验应循环启闭两千次,超低温下次阀的寿命试验仅要循环启闭五百次 [2]。
三、液化天然气深冷阀门选用要点
1、阀门选择参考标准
在设计和制造液化天然气深冷阀门时,根据标准BS6364运用在真实工作中对阀门进行低温试验的内容。液化气深冷阀门在系统设备上,主要发挥着止回、切断和调节的作用,在选用类型时,不仅需剖析阀门的设计原理,还应当考虑到低温条件和易燃易爆介质的特征,检查阀门密封的安全性、稳定性和开关的灵活性等,保证其性能可以完全实现真实应用的要求。
2、深冷阀门选择要求
2.1主体材料
首先,从晶向学角度剖析。在低温下,不会生成低温脆性的材料是晶格呈现面心立方。其中在低温下,尽管铝材料不会呈现低温脆性,但因材料硬度不高,耐磨性和耐摩擦性不好,并不完全适合运用在深冷阀门。其次,从低温冲击强度角度剖析。当碳与铬合金钢低于-20摄氏度时,其自身抵抗冲击的力度将大大降低,真实运用温度应是-30摄氏度与-46摄氏度下。对于含镍量为百分之三点五的镍钢,可运用于-100摄氏度。含镍量为百分之九的镍钢可运用在-192摄氏度下;钛、镍、哈氏合金的最低使用温度可达-273摄氏度。最后,经济性和稳定性。奥氏体不锈钢在低温状态下,还能保持良好的韧性,具有很强的组织可靠性,并就真实运用效果而言,强度和硬度高,低温无润滑耐磨,无冷脆外观,是最完美的深冷阀门材料,能完全满足超低温条件的需求。
2.2密封材料
在真实的运用过程中,橡胶和氟塑料是相当常见的材质,它们在低温下会变脆和冷流动,并对液化天然气介质具有膨胀性,所以它们不适合用作液化天然气阀门的填充与垫片。此外,石棉材料有一定的渗透性渗漏,有大量致癌因素,同样不适用。所以,在设计和选择液化天然气阀门时,可选用软密封结构,并可采用改性聚三氟氯乙烯替换以往的材料,切实补偿金属在低温下变形的不利影响,比如石墨可作为法兰连接位置材料[3]。
3、阀门检测检验
低温阀的试验主要涉及到外漏试验、低温试验和中腔泄压试验。首先是低温试验。根据BS6364标准,液氮是低温介质,氦气是压力介质,测试阀门在低温条件下的内泄漏性能。其次是外漏试验。氦气可作为低泄漏检测的压力介质。低温试验后,采用氦质谱法检测温度对阀门密封性的影响。最后是中腔泄压试验。为了增强测试的平稳性,在真实的测试过程中,可抽样检查测试的内容。
结束语
因为液化天然气阀门运用的独特性,在阀门的研究、制造及生产过程中,检验与试验内容远超这些。液化天然气阀门的检验项目与试验指标对阀门的性能检验十分关键。快速建立与液化天然气阀门有关的技术、试验标准,将有助于加强液化天然气阀门的技术水准。
参考文献:
[1]倪凯,陈青华,吴振宙,邓立.天然气管道阀门内漏声场特征分析及应用探讨[J].石化技术,2016,(02):50.
[2]吴军,张玉玲.项目现场阀门试压标准对比分析与使用建议[J].化工生产与技术,2015,(02):56-60+14.
[3]黄宇,宋坤,陈海平.液化天然气低温阀门国产现状及工程化应用分析[J].石油化工设备,2015,(02):89-94.