Puntos clave das probas en medio crioxénico para válvulas de seguridade crioxénicas API

Válvulas de seguridade crioxénicas API utilízanse amplamente en campos de alto risco, como terminais de GNL e plantas de separación do aire, e o seu comportamento en condicións de temperaturas ultra baixas está directamente relacionado coa seguridade de todo o sistema. As probas con medio crioxénico, como medio fundamental para verificar o comportamento das válvulas de seguridade crioxénicas API, teñen requisitos rigorosos en canto aos estándares, os equipos e os procesos de proba. Este blog centrase nos puntos clave das probas con medio crioxénico para válvulas de seguridade crioxénicas API, axudando aos profesionais do sector a comprender o núcleo das probas e a evitar erros comúns.

1. Estándares de proba para válvulas de seguridade crioxénicas API

As probas en medio crioxénico das válvulas de seguridade crioxénicas API deben cumprir estritamente as normas API 527 (Normas de rendemento de estanquidade para válvulas de alivio de presión) e API 526 (Normas dimensionais para válvulas de alivio de presión), e ao mesmo tempo satisfacer os requisitos das normas nacionais chinesas GB/T 29026-2012 e JB/T 7248, así como a GB/T 24925-2019 (Condicións técnicas para válvulas crioxénicas). Entre elas, a API 527 estipula claramente o estándar de caudal de fuga das válvulas de seguridade crioxénicas: para válvulas con DN ≤ 16 mm, o caudal máximo permitido é ≤ 12 cm³/min; para válvulas con DN > 16 mm, o caudal máximo permitido é ≤ 36 cm³/min. Ademais, a temperatura da proba debe abranguer a temperatura real de funcionamento da válvula, xeralmente entre -196 °C (medio de nitróxeno líquido) e -50 °C (medio de hidrocarburos a baixa temperatura). Para as válvulas de seguridade de terminais de GNL, a temperatura da proba debe axustarse a -162 °C, coherente coa temperatura real de funcionamento do GNL.

2. Principais ensaios e requisitos

As probas crioxénicas do medio das válvulas de seguridade crioxénicas API inclúen principalmente catro ensaios clave, cada un deles con requisitos técnicos claros:

2.1 Proba de tenacidade dos materiais a baixas temperaturas

O corpo da válvula, o disco, o vástago e outros compoñentes esenciais de Válvulas de seguridade crioxénicas API deben empregar materiais resistentes ao frío crioxénico, como o acero inoxidábel austenítico (CF3/CF3M) ou o acero aliado de baixa temperatura (LC3/LCB). A proba require que os compoñentes superen a proba de tenacidade ao choque Charpy con muesca en forma de V a -196 °C, e o valor de tenacidade ao choque debe ser ≥27 J/cm² para evitar a fractura fráxil en condicións de temperaturas ultra baixas. Esta proba é a base para garantir a integridade estrutural da válvula. A taxa de aprobación da proba de tenacidade dos materiais nas válvulas de seguridade crioxénicas API cualificadas é do 100 %.

2.2 Proba do rendemento de estanquidade crioxénica

O rendemento de estanquidade é o indicador de rendemento principal das válvulas de seguridade crioxénicas API. A proba realízase nas condicións ultra-baixas de temperatura establecidas. A válvula presurízase ata o 90 % da presión de axuste e a taxa de fuga détectase mediante un sistema de detección de fugas por espectrometría de masas de helio de alta precisión. Exíxese que a taxa de fuga non exceda o estándar especificado na norma API 527. Ao mesmo tempo, tamén se debe probar o rendemento de estanquidade do empaquetamento do vástago da válvula e da unión entre o corpo da válvula e o empaquetamento, para evitar fugas causadas pola contracción térmica do empaquetamento. Exíxese que a taxa de aprobación da proba de estanquidade crioxénica para as válvulas de seguridade crioxénicas API sexa ≥99 %.

2.3 Proba de fiabilidade operativa crioxénica

Esta proba verifica a fiabilidade das funcións de apertura, descarga de presión e reposición automática da válvula en condicións crioxénicas. A temperatura da proba establécese na temperatura real de traballo da válvula, e a presión aumenta progresivamente ata a presión de axuste ata que o disco da válvula se levanta e descarga a presión. Rexístranse a presión de apertura e o tempo de descarga de presión, e repítese o ciclo de apertura e peche polo menos 3 veces. Exíxese que o erro na presión de apertura sexa inferior a ±3 % da presión de axuste, que a descarga de presión sexa suave e que a reposición automática sexa fiable e sen fugas. O tempo medio de descarga de presión das válvulas cualificadas é ≤5 segundos, e a taxa de fuga na reposición é ≤5 cm³/min.

2.4 Proba de uniformidade de temperatura

Durante a proba crioxénica, a distribución de temperatura da válvula debe ser uniforme para evitar un arrefriamento excesivo local ou un arrefriamento insuficiente que afecte os resultados da proba. A proba emprega unha matriz de termopares de alta precisión para colocar 8-12 termopares no corpo da válvula, no asento da válvula e no vástago, para supervisar a temperatura en tempo real. Exíxese que a diferenza de temperatura entre a entrada da válvula e a xanela de proba non supere os 30 °C, garantindo así que toda a válvula se atope nun ambiente uniforme de ultra-baixa temperatura. O erro de uniformidade térmica do ambiente de proba é ≤ ±2 °C.

3. Erros comúns nas probas con medios crioxénicos e métodos para evitalos

No proceso real de probas, moitas empresas experimentan desviacións nas probas debido a unha operación inadecuada, o que afecta a precisión dos resultados. Segundo enquisas do sector, o 68 % dos erros nas probas atribúense aos tres erros comúns seguintes:

● Erro 1: Desengraxado e secado insuficientes da válvula, o que provoca a formación de xeo durante a proba e o bloqueo dos compoñentes da válvula. Método para evitalo: Utilizar axentes desengraxantes profesionais e fornos de secado de alta temperatura para eliminar por completo a graxa e a humidade, e comprobar o efecto do secado antes da proba para asegurar que o contido de humidade sexa ≤ 0,05 %.
● Erro 2: O medio de proba non coincide co medio de traballo real, o que dá lugar a resultados de proba inconsistentes co uso real. Método para evitalo: Segundo o medio de traballo real da válvula, seleccionar o medio de proba correspondente (por exemplo, nitróxeno líquido para válvulas de GNL, helio para válvulas de hidrocarburos a baixa temperatura).
● Erro 3: O equipo de ensaio non está calibrado, o que provoca medicións inexactas da presión e da temperatura. Método de prevención: Calibrar todo o equipo de ensaio antes do ensaio e emitir un certificado de calibración para garantir a exactitude dos datos de medición. O ciclo de calibración dos equipos de presión e temperatura non debe superar os 6 meses.

4. Conclusión

O ensaio en medio crioxénico de Válvulas de seguridade crioxénicas API é un traballo rigoroso e profesional que require o cumprimento estrito das normas API, equipamento de ensaio avanzado e procedementos operativos normalizados. Só ao controlar os puntos clave do ensaio e evitar os erros comúns poden asegurarse a exactitude dos resultados, verificar o rendemento da válvula e ofrecer unha garantía fiable para o funcionamento seguro do sistema crioxénico. As válvulas de seguridade crioxénicas API que pasaron uns ensaios crioxénicos rigorosos poden reducir a taxa de fallos nun 92 % durante a operación real, e a súa vida útil pode acadar máis de 8000 horas.