Nøglepunkter for kryogenisk mediumstest af API-kryogene sikkerhedsventiler

API kryogene sikkerhedsventiler anvendes bredt inden for højriskområder såsom LNG-terminaler og luftadskillelsesanlæg, og deres ydeevne ved ekstremt lave temperaturer er direkte forbundet med sikkerheden for hele systemet. Kryogen testning af medium, som er den centrale metode til verificering af ydeevnen for API kryogene sikkerhedsventiler, stiller strenge krav til teststandarder, udstyr og processer. Denne blog fokuserer på de væsentligste punkter i forbindelse med kryogen mediumtestning af API kryogene sikkerhedsventiler og hjælper branchekolleger med at forstå testningens kerneområder samt undgå almindelige fejl.

1. Teststandarder for API kryogene sikkerhedsventiler

Kryogenisk mediumstest af API-kryogene sikkerhedsventiler skal strengt overholde API 527 (standarder for tæthedsydelse af trykafbryderventiler) og API 526 (dimensioneringsstandarder for trykafbryderventiler) samt opfylde kravene i de kinesiske nationale standarder GB/T 29026-2012 og JB/T 7248 samt GB/T 24925-2019 (tekniske betingelser for kryogene ventiler). Heri specificerer API 527 tydeligt lækkageratestandarden for kryogene sikkerhedsventiler: for ventiler med DN ≤ 16 mm er den maksimale tilladte lækkagerate ≤ 12 cm³/min; for ventiler med DN > 16 mm er den maksimale tilladte lækkagerate ≤ 36 cm³/min. Desuden skal testtemperaturen dække ventilenes faktiske driftstemperatur, typisk fra –196 °C (flydende kvælstof som medium) til –50 °C (lavtempereret kulbrinte-medium). For sikkerhedsventiler på LNG-terminaler skal testtemperaturen indstilles til –162 °C, hvilket svarer til den faktiske driftstemperatur for LNG.

2. Nøgleprøvningspunkter og krav

Kryogenisk mediumstest af API-kryogene sikkerhedsventiler omfatter hovedsageligt fire nøgleprøver, hvoraf hver har klare tekniske krav:

2.1 Test af lavtemperaturmaterialestyrke

Ventilhuset, ventilsædet, akslen og andre kernekomponenter af API kryogene sikkerhedsventiler skal bruge kryogenbestandige materialer såsom austenitisk rustfrit stål (CF3/CF3M) eller lavtemperaturlegeret stål (LC3/LCB). Prøven kræver, at komponenterne består Charpy V-stump-impactstyrketesten ved -196 °C, og impactstyrkeværdien skal være ≥27 J/cm² for at undgå sprød brud under ekstremt lave temperaturforhold. Denne prøve er grundlaget for at sikre ventilen strukturelle integritet. Kvalificeringsraten for materialestyrketesten for godkendte API-kryogene sikkerhedsventiler er 100 %.

2.2 Kryogen test af tætningsydelse

Tætningsydelsen er den centrale ydeeviseangivelse for API-kryogeniske sikkerhedsventiler. Testen udføres under de indstillede ekstremt lave temperaturforhold. Ventilen påtrykkes 90 % af den indstillede tryk, og lækkageraten måles ved hjælp af et højpræcist helium-massespektrometrisk lækkagedetektionssystem. Det kræves, at lækkageraten ikke overstiger standarden angivet i API 527. Samtidig skal tætningsydelsen for ventilstammenes pakning og ventilkroppens forbindelse også testes for at undgå lækkage forårsaget af koldskrumpling af pakningen. Den krævede godkendelsesrate for kryogenisk tætningsydelsestest af API-kryogeniske sikkerhedsventiler er ≥99 %.

2.3 Kryogenisk driftspålidelighedstest

Denne test verificerer pålideligheden af ventilens åbnings-, trykaflastnings- og automatisk genindsætningsfunktioner under kryogene forhold. Testtemperaturen indstilles til ventilens faktiske arbejdstemperatur, og trykket øges gradvist til det indstillede tryk, indtil ventilens skive løftes og frigiver tryk. Åbningstrykket og tidspunktet for trykaflastning registreres, og åbnings- og lukkecyklussen gentages mindst 3 gange. Det kræves, at fejlen på åbningstrykket ligger inden for ±3 % af det indstillede tryk, at trykaflastningen er jævn, og at den automatiske genindsætning er pålidelig uden utætheder. Den gennemsnitlige tid for trykaflastning af godkendte ventiler er ≤5 sekunder, og genindsætningsutæthedsraten er ≤5 cm³/min.

2.4 Temperaturuniformitetstest

Under kryogenisk test skal temperaturfordelingen i ventilen være ensartet for at undgå lokal overafkøling eller utilstrækkelig afkøling, som kan påvirke testresultaterne. Testen bruger en højpræcis termoelement-array til at placere 8–12 termoelementer på ventilkroppen, ventilsædet og ventilstammen for at overvåge temperaturen i realtid. Det kræves, at temperaturforskellen mellem ventilens indgang og testvinduet ikke overstiger 30 °C, således at hele ventilen befinder sig i en ensartet ultra-lavtemperaturmiljø. Fejlen i temperaturens ensartethed i testmiljøet er ≤ ±2 °C.

3. Almindelige fejl ved kryogenisk mediumtestning og metoder til undgåelse

I den faktiske testproces vil mange virksomheder opleve testafvigelser som følge af ukorrekt betjening, hvilket påvirker nøjagtigheden af testresultaterne. Ifølge branchekartlægninger skyldes 68 % af testfejlene følgende tre almindelige fejl:

● Fejl 1: Utilstrækkelig affedning og tørring af ventilen, hvilket fører til isdannelse under testen og blokering af ventilkomponenterne. Undgåelsesmetode: Brug professionelle affedningsmidler og højtemperaturtørreovne til fuldstændig fjernelse af fedt og fugt, og kontroller tørreeffekten før testen for at sikre, at fugtindholdet er ≤ 0,05 %.
● Fejl 2: Testmediet svarer ikke til det faktiske driftsmedium, hvilket resulterer i testresultater, der ikke stemmer overens med den faktiske anvendelse. Undgåelsesmetode: Vælg i henhold til det faktiske driftsmedium for ventilen det tilsvarende testmedium (f.eks. flydende kvælstof til LNG-ventiler, helium til lavtemperatur-kohydrogenventiler).
● Fejl 3: Testudstyret er ikke kalibreret, hvilket resulterer i unøjagtige tryk- og temperaturmålinger. Undgåelsesmetode: Kalibrer al testudstyr før testen, og udsted en kalibreringsattest for at sikre nøjagtigheden af måledataene. Kalibreringsintervallet for tryk- og temperaturudstyr må ikke overstige 6 måneder.

4. konklusion

Den kryogene mediumstest af API kryogene sikkerhedsventiler er et strengt og professionelt arbejde, som kræver streng overholdelse af API-standarder, avanceret testudstyr og standardiserede driftsprocedurer. Kun ved at fokusere på de væsentlige testpunkter og undgå almindelige fejl kan vi sikre nøjagtigheden af testresultaterne, verificere ventilenes ydeevne og give en pålidelig garanti for sikker drift af det kryogene system. API-kryogene sikkerhedsventiler, der har gennemgået streng kryogen test, kan reducere fejlhyppigheden med 92 % under faktisk drift, og deres levetid kan nå mere end 8000 timer.