Эти шаровые краны Это четвертьоборотные запорные клапаны, разработанные для работы при чрезвычайно низких температурах, с жидкостями до -196°C в системах с жидким азотом и до -162°C в системах с СПГ. Они отличаются от стандартные шаровые краны Благодаря трем основным конструктивным особенностям: удлиненному крышке, которая поддерживает температуру уплотнений штока на уровне окружающей среды, использованию низкотемпературных материалов корпуса, таких как аустенитная нержавеющая сталь, и вентилируемому шару, предотвращающему избыточное давление в полости, эти особенности делают их стандартным выбором для терминалов СПГ, водородной инфраструктуры, установок разделения воздуха и систем обработки промышленных газов, где стандартные клапаны выходят из строя предсказуемо и быстро.
Что такое криогенный шаровой клапан?
Запорный клапан с четвертьоборотным механизмом, разработанный для работы при чрезвычайно низких температурах. До минус 196°C для жидкого азота. Минус 162°C для СПГ. Эти показатели важны, поскольку стандартные шаровые клапаны выходят из строя в криогенных условиях предсказуемым образом.
Обычные уплотнения штока сжимаются и теряют эластичность при низких температурах. Это приводит к утечкам. Стандартные материалы корпуса становятся хрупкими при температурах ниже определенных пороговых значений. А жидкость, запертая между шаром и полостью корпуса, может испаряться под давлением, создавая опасное избыточное давление внутри корпуса клапана. Ни один из этих видов отказов недопустим в терминалах СПГ или водородной инфраструктуре.
Такой подход к конструкции решает все три задачи. Удлинённый кожух предотвращает контакт уплотнений штока с холодной зоной, обеспечивая их работу при температуре окружающей среды. Материалы корпуса и шариков выбраны с учётом прочности при низких температурах, как правило, это аустенитные материалы. нержавеющая сталь Марки стали, сохраняющие пластичность при температуре 196 °C. Вентилируемый шарик выпускает захваченную жидкость до того, как она сможет создать давление в полости тела. Это не дополнительные функции. Это определяющие характеристики данной категории продукции.
Основные области применения криогенных шаровых клапанов
Терминалы и хранилища СПГ
Температура сжиженного природного газа (СПГ) составляет минус 162 °C. Каждый запорный, блокировочный и вентиляционный клапан на терминале СПГ работает в криогенных условиях. шаровые клапаны высокого давления в системах сжиженного природного газа Он справляется как с колебаниями температуры, так и с колебаниями давления, возникающими при погрузке и разгрузке. Утечка через седло не является неудобством для технического обслуживания, а представляет собой угрозу безопасности.
Водородная инфраструктура
Жидкий водород находится при температуре минус 253 °C. Это близко к абсолютному нулю и является наиболее требовательной криогенной средой для обычного промышленного применения. Водородные заправочные станции, хранилища и распределительные терминалы используют клапаны именно такой конструкции с самыми строгими требованиями к материалам и уплотнению. Этот сегмент быстро растет.
Производство промышленных газов
Жидкий кислород, азот и аргон производятся и распределяются при криогенных температурах в медицинской, пищевой и производственной отраслях. Одна установка разделения воздуха может управлять сотнями таких клапанов в своей технологической линии. Надежность и стабильное уплотнение в таких масштабах являются обязательными.
Медицинская и пищевая промышленность
Использование жидкого азота в медицине и пищевой промышленности требует надежного регулирования потока наряду с соблюдением гигиенических норм. Материалы клапанов и уплотнительные составы должны одновременно соответствовать как криогенным характеристикам, так и требованиям по предотвращению загрязнения в некоторых конфигурациях.
Конструкция криогенного шарового клапана: чем она отличается?
Удлинённый кожух — наиболее заметная конструктивная особенность. Он создаёт физическое расстояние между рабочей жидкостью и сальниковым уплотнением, поддерживая температуру штока на уровне, близком к температуре окружающей среды, независимо от того, что происходит внутри корпуса клапана. Без него выход уплотнения из строя при низких температурах — лишь вопрос времени.
Выбор материала шара и седла определяет все остальное. Аустенитная нержавеющая сталь, в частности марки 304L и 316L, сохраняет прочность там, где углеродистая сталь становится хрупкой. Материалы седла из ПТФЭ и ПКТФЭ лучше сохраняют герметичность при низких температурах, чем стандартные эластомеры. ПКТФЭ обеспечивает меньший расход при низких температурах, чем ПТФЭ, при длительной нагрузке, что важно для шаровых клапанов высокого давления, где деформация седла под нагрузкой напрямую влияет на герметичность.
Вентилируемый шар является стандартным элементом большинства конструкций этой категории. Небольшое отверстие в корпусе шара позволяет удерживаемой жидкости выходить на входную сторону при закрытии клапана. Без него избыточное давление в полости клапана при работе с жидкостью представляет собой реальную опасность.
Как выбрать подходящий криогенный шаровой клапан
Температурный диапазон
Уточните минимальную расчетную температуру для конкретного режима работы. Для СПГ требуется номинальная температура не ниже -162 °C. Для жидкого азота и водорода – минус 196 °C и ниже. Материалы корпуса, шара, штока и седла должны быть рассчитаны на минимальную расчетную температуру, а не на среднюю рабочую температуру.
Класс давления
Выбор клапанов высокого давления осуществляется в соответствии с классификацией ASME. Классы от 150 до 2500 охватывают большинство промышленных криогенных применений. Необходимо подтвердить максимально допустимое рабочее давление при минимальной расчетной температуре. Номинальное давление может снижаться при низких температурах в зависимости от марки материала.
Материал сиденья
Полимер PCTFE предпочтителен для работы под высоким давлением, где важны текучесть при низких температурах и деформация седла под длительной нагрузкой. Металлические седла используются там, где требуется сертификация пожарной безопасности наряду с криогенными характеристиками.
Длина удлинителя капота
Выбор клапана зависит от требований к изоляции. Клапаны в трубопроводах с вакуумной рубашкой или со значительной толщиной изоляции требуют более длинных удлинителей крышки, чтобы удерживать наполнитель над поверхностью изоляции.
Сертификаты
Производители криогенных шаровых клапанов Поставщики, работающие над проектами по поставке СПГ, водорода или промышленных газов, должны продемонстрировать соответствие стандартам BS 6364, ISO 21011 или требованиям к криогенным испытаниям, специфичным для данного проекта. Убедитесь, что поставщик имеет соответствующие сертификаты и может предоставить протоколы испытаний при низких температурах.
Компания YKY предлагает клапаны нестандартной конфигурации для криогенных условий эксплуатации с удлиненным корпусом, корпусами из нержавеющей стали и легированной стали, а также уплотнениями из ПТФЭ или ПКТФЭ. Каждый клапан проходит полное тестирование перед отгрузкой, по результатам которого предоставляются полные протоколы испытаний. Продукция экспортируется в более чем 30 стран нефтегазовой отрасли., химический, а также для применения в промышленности с использованием газов.
Контрольный список для покупателя при закупке криогенных шаровых клапанов
- Минимальная расчетная температура подтверждена на основе характеристик материалов корпуса, шарового шарнира, штока и седла.
- Класс давления подтвержден при минимальной расчетной температуре, а не при температуре окружающей среды.
- Материал сиденья выбирается с учетом давления, риска деформации при низких температурах и требований пожарной безопасности.
- Длина удлинителя капота соответствует толщине изоляции.
- Поставщики в этой категории могут предоставлять услуги по проведению низкотемпературных испытаний. сертификаты и документацию по отслеживанию материалов.
- Вентилируемый шар, предназначенный для работы с жидкостями, предотвращает избыточное давление в полости.
- Сроки выполнения подтверждены в соответствии с графиком проекта, особенно для нестандартных конфигураций с удлиненным капотом.
Часто задаваемые вопросы
Каковы области применения криогенных клапанов?
Терминалы СПГ, хранение и распределение жидкого водорода, установки разделения воздуха, системы медицинских газов и пищевая промышленность с использованием жидкого азота. Для любых технологических процессов с жидкостями температурой ниже -50°C обычно требуются криогенные клапаны.
Какие ключевые факторы следует учитывать при выборе регулирующего клапана для конкретного применения?
Температурный режим, класс давления, совместимость материалов корпуса и седла, способ привода, класс герметичности и требования к сертификации. Для криогенных условий эксплуатации к стандартным критериям выбора добавляются удлиненная конструкция крышки и соответствие материалам требованиям для работы при низких температурах.
Каковы стандарты проектирования шаровых кранов?
Стандарты API 6D применяются в трубопроводах, API 608 — в общей промышленной эксплуатации, а BS 6364 — в криогенных условиях. ISO 21011 также охватывает требования к испытаниям криогенных клапанов, используемые производителями в этой категории по всему миру.
Какой материал лучше всего подходит для криогенных применений?
Аустенитные нержавеющие стали марок 304L и 316L являются наиболее распространенными материалами для корпусов и шариков. Они сохраняют пластичность при температуре до -196°C. PTFE и PCTFE являются предпочтительными материалами для седловых элементов. Углеродистая сталь и стандартный чугун становятся хрупкими при криогенных температурах, поэтому их следует избегать.
