阀门检验技术在LNG的应用

阀门检验技术在LNG的应用

罗小龙

淮河能源控股集团安徽长江液化天然气公司  安徽芜湖  241100

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.