Las tuberías y válvulas criogénicas se utilizan en una amplia gama de campos, y cada vez hay más proyectos de diseño de ingeniería. Por ejemplo, las tuberías de transporte de amoníaco líquido, las plantas de GNL, las plantas de GLP, las secciones de lavado de metanol criogénico con amoníaco sintético y de nitrógeno líquido tienen una gran cantidad de tuberías criogénicas. Por lo tanto, de acuerdo con las características operativas de los diferentes proyectos, medios, temperatura, presión, etc., diseñar un conjunto de tuberías económicas y razonables para garantizar el funcionamiento seguro de todo el sistema de instalación es la tarea principal.

1. Selección de materiales de tubería para entornos de baja temperatura

1.1 En un entorno de baja temperatura, para reducir o evitar eficazmente la aparición de fracturas, el material de la tubería debe tener buena resistencia y tenacidad y resistencia a la fragilización. El acero general exhibirá fragilidad a baja temperatura a baja temperatura, y los materiales metálicos se volverán frágiles en ambientes de baja temperatura. No hay ningún signo antes de la fractura, y la fractura se produce de repente, lo que a menudo provoca consecuencias muy graves.

1.2 En un entorno de baja temperatura, la contracción de las tuberías largas debe considerarse cuidadosamente para garantizar que se resuelva la contracción en frío de la tubería; Debido a que la tubería se instala a temperatura ambiente y se utiliza a baja temperatura, cuando la temperatura de diseño de la tubería difiere mucho de la temperatura ambiente, el efecto de expansión y contracción térmica del metal provocará una tensión interna obvia en la tubería instalada a temperatura ambiente durante el uso. Por lo tanto, al seleccionar el material, el coeficiente de expansión lineal del material debe ser lo más pequeño posible.

1.3 El procesamiento y la soldadura de tuberías deberían ser más convenientes. Para evitar la fractura frágil de materiales a baja temperatura, se debe realizar una prueba de impacto Charpy (muesca en V) para soldaduras a tope de materiales a baja temperatura; Los materiales para tuberías de baja temperatura deben cumplir estrictamente con las especificaciones pertinentes. Para determinar si se debe realizar una prueba de impacto a baja temperatura, los requisitos de prueba deben cumplir con los requisitos de la norma.

1.4 La disponibilidad económica y fácil de los materiales de las tuberías es una base importante para el diseño y la selección de los materiales de las tuberías; bajo la premisa de cumplir con los requisitos de las condiciones de trabajo, el diseño debe dar prioridad a la elección de materiales de bajo costo para ahorrar costos de inversión para la construcción del proyecto; En circunstancias normales, el acero al carbono es económico y fácil de obtener. De alta resistencia, pero poca resistencia a la corrosión y resistencia a la temperatura, el acero inoxidable tiene buena tenacidad, buena resistencia a la corrosión, buena plasticidad y rendimiento de soldadura, y es más conveniente y rápido de soldar. Ya sea en un entorno de alta o baja temperatura, utilice El efecto también es bueno; de acuerdo con la norma ASTM A403 / A403M, los materiales que cumplen con los requisitos de composición química y rendimiento mecánico de dos o más grados se pueden marcar con varios grados al mismo tiempo, por lo que el acero inoxidable de doble grado (como 304 / 304L y 316 / 316L ) En la actualidad, se usa ampliamente en países extranjeros. Puede aprovechar la alta resistencia del acero inoxidable ordinario y la buena resistencia a la corrosión del acero inoxidable de grado L al mismo tiempo. Ahorra materiales y es seguro y confiable.

2. Selección de materiales de válvulas criogénicas

2.1 Selección de materiales para válvulas de servicio de baja temperatura

La temperatura mínima de funcionamiento del material debe considerarse en primer lugar para garantizar el rendimiento de la válvula en condiciones de baja temperatura, principalmente para garantizar su resistencia al choque en frío; Las marcas nacionales de materiales para cuerpos de válvulas de baja temperatura generalmente incluyen LCB, LF2, LC3, LF3, CF8, F304, etc.

2.2 Principios para la selección de materiales para las partes principales de válvulas criogénicas

Cuando la temperatura sea superior a -100 ℃, seleccione acero ferrítico; cuando la temperatura sea inferior a -100 ℃, utilice acero austenítico; cuando la temperatura sea superior a -100 ℃, utilice Ni, Cr-Mo y otras aleaciones de acero para los materiales de los pernos y vástagos de las válvulas; Cuando la temperatura es inferior a -100 ℃, está hecho de acero inoxidable austenítico.

①En el diseño de válvulas criogénicas, por un lado, el diseño estructural asegura que el empaque esté cerca de la temperatura ambiente; por otro lado, las características de baja temperatura del empaque deben ser consideradas al seleccionar el empaque; la válvula de baja temperatura también puede adoptar una estructura de sello de fuelle sin empaque; Las juntas para válvulas criogénicas deben tener un sellado confiable y capacidad de restauración a temperatura ambiente, baja temperatura y cambios de temperatura.

②La estructura de las válvulas criogénicas es básicamente la misma que la de las válvulas ordinarias. En cuanto a sus tipos, incluyen principalmente válvulas de bola, válvulas de retención, válvulas de compuerta, válvulas de mariposa y válvulas de globo. Para evitar la entrada de calor, la estructura del bonete de cuello largo generalmente se selecciona para aplicaciones de bonete de válvula en tuberías de baja temperatura, lo que puede proteger la función de la caja de empaquetadura. Evite los nudos en la posición del prensaestopas y el vástago de la válvula. La aparición de condiciones de hielo asegura que el vástago de la válvula pueda funcionar normalmente a temperatura ambiente. Una vez que se cierra la válvula, el líquido criogénico absorberá el calor en el aire, lo que provocará la aparición de vaporización, lo que afectará la función de la válvula.

③En el proceso de instalación de válvulas criogénicas con orificios de alivio de presión, se debe prestar mucha atención a la ubicación de los orificios de alivio de presión. Los orificios de alivio de presión deben ubicarse en el costado de la tubería cerrada para asegurar que la dirección de instalación de la válvula esté garantizada. Para asegurar la correcta instalación de válvulas criogénicas.

④ El tratamiento criogénico de válvulas criogénicas es un método de sumergir las partes de la válvula en un tanque de nitrógeno líquido criogénico durante un cierto período de tiempo para reducir la deformación debida a diferencias de temperatura y cambios metalográficos, mejorando así el rendimiento de sellado de la válvula a bajas temperaturas.

⑤La prueba de la válvula criogénica se divide en dos partes: prueba a temperatura ambiente y prueba a baja temperatura. La prueba de temperatura ambiente debe cumplir con los requisitos de API598 y API 6D; La prueba de baja temperatura de la válvula criogénica debe realizarse después de que se califique la prueba de temperatura ambiente.

3. Conclusión

La selección de materiales y el diseño de tuberías y válvulas criogénicas tienen un impacto extremadamente importante en el diseño, la dirección y la aplicación de toda la tubería. Para lograr mejores objetivos y efectos de diseño, es necesario realizar una investigación en profundidad sobre los materiales, comprender las características del medio criogénico y hacer buenas condiciones de transmisión de medios y el diseño de tuberías de baja temperatura puede mejorar el efecto de aplicación toda la tubería, de modo que la tubería aún pueda realizar sus funciones en un entorno de baja temperatura.