LNG zavodlari uchun material tanlash: past{0}}haroratning mo'rtligini yengish

Nima uchun past-haroratning mo'rtligi LNG zavodlarining hal qiluvchi muammosi

Suyultirilgan gaz −162 daraja (−260 daraja F) - atmosfera bosimida metanning qaynash nuqtasida saqlanadi va tashiladi. Bu haroratda ko'plab umumiy muhandislik materiallari xatti-harakatlarida tub o'zgarishlarga uchraydi: ular egiluvchanlikdan (buzilishdan oldin egilish) mo'rtlikka (ogohlantirishsiz parchalanish) o'tadi. Egiluvchan{5}}dan{6}}mo'rtlikka o'tish deb nomlanuvchi bu hodisa kriogen muhandislikdagi eng xavfli nosozlik usullaridan biridir.

LNG inshootidagi mo'rt buzilishning oqibatlari og'ir. Nazorat qilinmagan LNG chiqishi portlovchi potentsialga ega boʻlgan yonuvchi bulutga bugʻlanishi yoki alangalansa, - oʻchirish juda qiyin boʻlgan hovuz olovi sifatida yonishi mumkin. 1944-yilda Klivlenddagi LNG tankidagi halokat, tarkibida nikel yetarli boʻlmagan poʻlatdan yasalgan tank natijasida 128 kishi halok boʻldi va butun mahalla vayron boʻldi. Ushbu voqea bugungi kunda ham LNG materialini tanlashni boshqaradigan asosiy printsipni o'rnatdi: to'g'ri qotishma ixtiyoriy emas.

Past haroratda-mo'rtlashuv ortidagi metallurgiya

Metalllar o'zlarining qattiqligini atomlarning kuchlanish paytida kristall tekisliklari bo'ylab qayta tashkil etish (siljish) qobiliyatidan oladi. Past haroratlarda bu atom harakatchanligi pasayadi. Tana{2}}markazlangan kubik (BCC) metallar -, shu jumladan uglerodli po'lat va ferrit/martensitli zanglamaydigan po'latlar uchun - sirpanish DBTT ostida shunchalik cheklanganki, yoriqlar metall energiyani o'zlashtira oladiganidan tezroq tarqaladi. Natijada materialning nominal kuchlanish kuchidan ancha past kuchlanish darajasida to'satdan halokatli sinish bo'ladi.

Yuz{0}}markazlangan kubik (FCC) metallar boshqacha harakat qiladi. Ularning kristall tuzilishi hatto kriyojenik haroratlarda ham atom sirpanishini ta'minlaydi, shuning uchun qattiqlik mutlaq nolga qadar saqlanadi. Shuning uchun ostenitik zanglamaydigan po'latlar (FCC) va alyuminiy qotishmalari (FCC) LNG quvurlari uchun asosiy tanlovdir - ular oddiygina DBTTga ega emas.

BCC metallari (uglerodli po'lat, ferritik SS):Agar maxsus qotishma bo'lmasa, kriyojenik xizmatda o'tkir DBTT - xavfli.

FCC metallari (304L/316L SS, alyuminiy qotishmalari):hech DBTT - −269 daraja qattiqligicha qolmaydi. LNG quvurlari uchun birinchi tanlov.

Yuqori-nikel ferritli qotishmalar (9% Ni po'lat):DBTT katta saqlash tanklari uchun muhandislik yechimi - nikel qo'shilishi orqali −196 darajadan pastga tushirildi.

Kriogen haroratda materialning ishlashi: qiyosiy ma'lumotlar

Quyidagi jadvalda LNG zavodiga xizmat ko'rsatish uchun eng ko'p belgilangan ettita material uchun standartlashtirilgan past haroratli mexanik xususiyatlar keltirilgan. Barcha minimal qiymatlar ASTM yoki ekvivalent EN standartlariga mos keladi.

Manbalar: ASTM A353, A553, A312, A240, B241, F1684; ASME VIII bo'lim 1-bo'lim; EN 14620. CVN=Charpy V-Notch zarba energiyasi. Barcha qiymatlar minimal kod-kerakli raqamlar; haqiqiy sertifikatlangan qiymatlar odatda yuqoriroqdir.

Hudud-boʻyicha-Zona materialini tanlash boʻyicha qoʻllanma

LNG zavodi bir xil muhit emas - u batareya chegaralarida atrof-muhitdan sovuq quti va saqlash tanklarida -162 daraja harorat gradientini qamrab oladi. Turli zonalar turli xil materiallarni talab qiladi. Har qanday zonada noto'g'ri materialdan foydalanish -, hatto qisqa -, mo'rt sinish xavfini keltirib chiqaradi. Quyidagi matritsa hududga asoslangan-tanlov uchun asosiy havola hisoblanadi.

PWHT=keyingi-payvandlangan issiqlik bilan ishlov berish. HAZ=Issiqlik-Ta'sirlangan hudud. BOG=Qaynatish-O‘chirish gaz. RT=Radiografik test. Texnik xususiyatlar ko'rsatkichdir; har doim loyiha{11}}maxsus dizayn kodlari va egasining muhandislik standartlariga muvofiqligini tasdiqlang.

Kriogen materialni tanlashning uchta ustuni

Minimal dizayn haroratida yoki undan pastroq haroratda Charpy V-Notch (CVN) taʼsiri sinovisiz hech qanday kriyojenik material spetsifikatsiyasi toʻliq boʻlmaydi. CVN sinovi standart tishli namunani sindirishdan oldin o'zlashtiradigan energiyani o'lchaydi - to'g'ridan-to'g'ri bu haroratda qattiqlik ko'rsatkichi. Uglerodli va past qotishma po'latlar uchun minimal talab qilinadigan energiya odatda 27 Joul (20 fut-lb) ni tashkil qiladi. Ostenitik zanglamaydigan po'latlar uchun -196 gradusda 100 J dan yuqori qiymatlarga muntazam erishiladi. Maxsus CVN sertifikati-bo‘lmagan materiallarni qabul qilmang.

Qattiqlik iz kimyosiga juda sezgir. Oltingugurt va fosfor aralashmalari past haroratlarda ferritli po'latlarni mo'rtlashtiradi. 9% Ni po'lat uchun azot miqdori ishlab chiqarish jarayonida eskirishning-mo'rtlashishini oldini olish uchun 0,01% dan past darajada nazorat qilinishi kerak. Ostenitik zanglamaydigan po'latlar uchun payvandlash paytida sezgirlikni oldini olish uchun uglerod maksimal 0,03% ("L" markasi) bilan cheklanishi kerak. X-nurli floresans (XRF) yoki optik emissiya spektroskopiyasi - yordamida musbat material identifikatsiyasi (PMI) -, oʻrnatishdan oldin qotishma komponentlarning 100%ida pastroq toifadagi material almashtirilmaganligini tekshirish uchun{12}} oʻtkazilishi kerak.

Payvand choklari har qanday bosim tizimidagi eng zaif joylardir va bu ikki baravar kriogen haroratlarda. Payvand chokining issiqlik ta'sir zonasi- (HAZ) don tuzilishini o'zgartirishi va qattiqlikni kamaytirishi mumkin bo'lgan tez termal tsiklni boshdan kechiradi. Kriogenik xizmat ko'rsatish uchun har bir payvandlash protsedurasi spetsifikatsiyasi (WPS) minimal dizayn haroratida payvandlash metalli va HAZda CVN sinovi bilan protsedura malaka yozuvlarini (PQR) o'z ichiga olishi kerak. 9% Ni po'lat uchun to'ldiruvchi metallar odatda mos tarkibga emas, balki nikel-qotishmalariga asoslangan (ENiCrMo-6 yoki ENiCrFe-9) bo'ladi, ayniqsa nikel plomba moddasi to'liq kriyojenik diapazonda qattiqlikni saqlaydi.

Majburiy sinov talablari: bir qarashda

Quyidagi jadvalda LNG zavodiga xizmat ko'rsatish uchun materialning malakasini tartibga soluvchi muhim sinovlar, amaldagi standartlar va qabul qilish mezonlari jamlangan.

Yo'naltirilgan standartlar joriy ASTM / EN / ASME nashrlari. Loyiha{1}}maxsus tekshirish va sinov rejalari (ITP) yanada qattiqroq talablarni qoʻyishi mumkin. Har doim amaldagi dizayn kodi - bilan, odatda texnologik quvurlar uchun ASME B31.3, saqlash tanklari uchun API 625 / EN 14620 bilan muvofiqlashtiring.

Material tanlashda beshta umumiy xato - va ulardan qanday qochish kerak

1-xato:Uglerodli po'latdan -29 darajadan past bo'lgan zarba sinovisiz foydalanish.

Standart uglerodli po'lat (A106 Gr.B) zarba-sinovdan o'tmagan va oldindan aytib bo'lmaydigan DBTTga ega. Har doim A333 Gr.6 (ta'sir{6}}-46 darajagacha sinovdan o'tgan) yoki −29 darajadan past haroratlar uchun kriyojenik{8}}alternativdan foydalaning. Hatto o'simlik sovishi paytida - bu chegaradan pastroq bo'lgan vaqtinchalik ekskursiya ham, masalan, - mo'rt yoriqni keltirib chiqarishi mumkin.

2-xato:304 SS va 304L SS bir-birini almashtirsa bo'ladi.

Kriogenik xizmatda "L" belgisi muhim ahamiyatga ega. 304 standarti (maksimal 0,08% C) payvand chokida sezuvchanlik xavfini keltirib chiqaradi, bu esa iz namligida donalararo korroziyaga moyil bo'lgan xrom-bo'sh zonalarni yaratadi. Payvandlangan kriogen quvurlar uchun har doim 304L yoki 316L ni belgilang.

3-xato:Ombordan "sertifikatlangan" material bo'yicha PMIni o'tkazib yuborish.

Omborda yoki ishlab chiqarish sexida qotishma navlari -aralashmasi kriyojenik nosozliklarning hujjatlashtirilgan sababidir. 9% Ni po'lat sifatida noto'g'ri identifikatsiya qilingan uglerod po'lat quvurining bir qismi vizual ravishda farqlanmaydi. O'rnatish nuqtasida PMI qog'oz hujjatlarida mumkin bo'lmagan xatolarni aniqlaydi.

4-xato:Kriogen gardishli birikmalar uchun standart murvat materiallaridan foydalanish.

Standart ASTM A193 B7 tirgaklari (qotishma po'lat) kriyojenik haroratlar uchun baholanmagan. ASTM A320 L7 tirgaklari va A194 Gr.4 yoki Gr.7 gaykalarini belgilang, ular −101 darajagacha ta'sir qilish-sinasidan o'tgan. −162 darajali LNG xizmati uchun ASTM A320 B8M (316 SS) murvatlari talab qilinadi.

5-xato:Dizayn vaqtida issiqlik aylanish tahlilining etarli emasligi.

LNG zavodlari barqaror{0}}holat haroratida qolmaydi. Ishga tushirish, rejalashtirilgan oʻchirishlar va favqulodda vaziyatlarda -sovutish va isinish davrlari - har bir komponentga termal stressni keltirib chiqaradi. Barqaror holatda{6}}etarli mustahkamlikka ega boʻlgan material qayta-qayta termal aylanish natijasida charchoq shikastlanishini toʻplashi mumkin. Xavfsizlik chegarasini ta'minlash uchun minimal dizayn harorati eng past ishonchli ish haroratidan kamida 10 daraja past bo'lgan materiallarni belgilang.

Tez-tez so'raladigan savollar

316L zanglamaydigan po'lat-162 daraja quvurlar, nasoslar va armatura uchun juda yaxshi. Biroq, katta, qalin devorli bosimli idishlar - uchun - 9% Ni po'lat va Invar membrana standart yechim hisoblanadi, chunki ular o'n ming kub metr sig'im sig'imi uchun zarur bo'lgan miqyosda payvandlash qobiliyati, ishlab chiqarish qulayligi va kriyojenik chidamlilikning yanada tejamkor kombinatsiyasini-ta'minlaydi.

9% Ni po'lat (ASTM A553) to'liq{2}}qo'shaloq devorli{3}}devor tanklarida ichki qobiq sifatida ishlatiladi, odatda qalinligi 20 dan 50 mm gacha, LNG bilan bevosita aloqada. Invar (Fe{8}}36Ni) juda past issiqlik kengayish koeffitsientiga ega va yupqa membranali tank konstruksiyalarida (masalan, GTT Mark III va №96 tizimlari) qo‘llaniladi, bunda membrana issiqlik sikllari davomida yorilishsiz egiluvchan va deformatsiyalanadi. Ikkalasi ham -196 darajaga qadar tasdiqlangan; Tanlov tank dizayni falsafasi va litsenziya shartnomalari bilan belgilanadi.

Ha. Alyuminiy qotishmasi 5083 (ASTM B241) LNG sovuq qutilari, issiqlik almashinuvchilari va ISO konteyner ichki idishlari uchun keng qo'llaniladi. U -196 darajada yaxshi qattiqlikni saqlaydi, past zichlikka ega (o'lik yukni kamaytiradi) va -magnit emas. Bu dizaynni sinchkovlik bilan tahlil qilmasdan-taxminan 25 bardan yuqori bosimli ilovalar uchun mos emas, lekin o'rtacha-bosimdagi kriogen xizmat uchun bu tasdiqlangan va iqtisodiy-samarali tanlovdir.

Xulosa

LNG zavodida past haroratdagi mo'rtlikni engib o'tish uchun-bir universal material topish emas, balki har bir zavod zonasini to'g'ri qotishma bilan xaritalash, bu qotishmani qattiq sinovdan o'tkazish va siz to'lagan xususiyatlarni saqlab qolish uchun ishlab chiqarish va payvandlash ishlarini nazorat qilish masalasidir. Qaror doirasi aniq:

Har bir tizim va komponent uchun minimal dizayn haroratini aniqlang.

CVN ta'siri ma'lumotlari bo'yicha DBTT haroratdan past ekanligi tasdiqlangan materiallarni tanlang.

Quvurlar uchun FCC materiallarini (ostenitik SS, alyuminiy) tanlang; Katta tanklar uchun 9% Ni yoki Invar.

O'rnatish vaqtida qotishma komponentlarning 100% PMIni belgilang va qo'llang.

Payvand choki va HAZda kriogen CVN sinovi bilan barcha payvandlash protseduralarini malakali qiling.

Issiqlik chegarasini qo'llang: eng past ishonchli ish haroratidan kamida 10 daraja pastroq qilib loyihalash.

Doimiy ravishda qoʻllanilgan bu tizim tarixan sanoatda eng qimmat va xavfli hodisalarga sabab boʻlgan-materiallar bilan bogʻliq nosozlik usullarini yoʻq qiladi. To'g'ri material spetsifikatsiyasiga dastlabki investitsiyalar har doim bitta daladagi buzilish narxidan kamroq bo'ladi.

ASTM A312 / A182 - Ostenitik zanglamaydigan po'lat quvur va armatura

ASTM A353 / A553 - 9% nikel po'lat plitalar (ikki va bitta normallashtirilgan va temperli)

ASTM A320 / A194 - Past haroratli qotishma po'latdan murvat

ASTM B241 - alyuminiy qotishmasi 5083 choksiz quvur va choksiz ekstrudirovka qilingan quvur

ASME B31.3 - protsessor quvurlari kodi

ASME VIII bo'lim, 1-bo'lim, UHA qismi - Ostenitik zanglamaydigan po'lat uchun qoidalar

API 625 - Sovutgichli suyultirilgan gazni saqlash uchun tank tizimlari

UZ 14620 - Sayt dizayni va ishlab chiqarilishi-Qurilgan vertikal LNG saqlash tanklari

NFPA 59A - LNG ishlab chiqarish, saqlash va qayta ishlash standarti

BS PD 5500 - Olovlanmagan termoyadroviy payvandlangan bosimli idishlar uchun spetsifikatsiya

© 2026 - Muhandislik kontenti seriyasi. Barcha huquqlar himoyalangan. Atribut bilan koʻpaytirishga ruxsat berilgan.