Kriogēnās vides testēšanas galvenie punkti API kriogēnajiem drošības vārstiem

API kriogēnās drošības vārsti tie ir plaši izmantoti augsta riska jomās, piemēram, šķidrās dabasgāzes (LNG) termināļos un gaisa sadalīšanas rūpnīcās, un to darbība ārkārtīgi zemās temperatūrās tieši ietekmē visu sistēmas drošību. Kriogēnās vides izmēģinājumi, kā galvenais līdzeklis API kriogēnās drošības vārstu veiktspējas pārbaudei, uzliek stingrus prasības izmēģinājumu standartiem, aprīkojumam un procesiem. Šis bloga raksts koncentrējas uz API kriogēnās drošības vārstu kriogēnās vides izmēģinājumu būtiskajiem aspektiem, palīdzot nozarē esošajiem kolēģiem saprast izmēģinājumu būtību un izvairīties no tipiskām kļūdām.

1. API kriogēnās drošības vārstu izmēģinājumu standarti

API kriogēnās drošības vārstu kriogēnās vidēs izmēģinājumiem jāatbilst stingri API 527 (Spiediena izlādes vārstu hermētiskuma veiktspējas standartiem) un API 526 (Spiediena izlādes vārstu izmēru standartiem), kā arī jāatbilst Ķīnas nacionālajiem standartiem GB/T 29026-2012 un JB/T 7248, kā arī GB/T 24925-2019 (Kriogēno vārstu tehniskie nosacījumi). Tajos API 527 skaidri noteikts kriogēno drošības vārstu noplūdes ātruma standarts: vārstiem ar DN ≤ 16 mm maksimāli pieļaujamais noplūdes ātrums ir ≤ 12 cm³/min; vārstiem ar DN > 16 mm maksimāli pieļaujamais noplūdes ātrums ir ≤ 36 cm³/min. Turklāt izmēģinājumu temperatūrai jāaptver vārsta faktiskā darba temperatūra, parasti no –196 °C (šķidrā slāpekļa vide) līdz –50 °C (zema temperatūra ogļūdeņražu vide). LNG termināla drošības vārstiem izmēģinājumu temperatūrai jābūt iestatītai –162 °C, kas atbilst LNG faktiskajai darba temperatūrai.

2. Galvenie izmēģinājumu punkti un prasības

API kriogēnisko drošības vārstu kriogēniskajos vidēs testēšanai galvenokārt ir četri galvenie testa elementi, no kuriem katram ir skaidri noteiktas tehniskās prasības:

2.1 Materiāla izturības tests zemās temperatūrā

Valvu korpuss, valvu disks, stumbra un citas galvenās daļas API kriogēnās drošības vārsti jāizmanto kriogēnas izturīgi materiāli, piemēram, austenitiskais nerūsējošais tērauds (CF3/CF3M) vai zema temperatūras sakausētais tērauds (LC3/LCB). Testam ir jāparedz, ka sastāvdaļas iztur Charpy V notch trieciena izturības testu -196°C temperatūrā, un trieciena izturības vērtība ir ≥27 J/cm2, lai izvairītos no trauslības ļoti zema temperatūras apstākļos. Šis tests ir pamats, lai nodrošinātu vārsta strukturālo integritāti. Materiāla izturības testa kvalifikācijas līmenis API kvalificētiem kriogēniskajiem drošības vārstiem ir 100%.

2.2 Kriogēnas slīpēšanas veiktspējas tests

Noslēguma veiktspēja ir API kriogēno drošības vārstu galvenais veiktspējas rādītājs. Tests tiek veikts iestatītajos ļoti zemajos temperatūras apstākļos. Vārsts tiek pievienots spiedienam līdz 90 % no iestatītā spiediena, un noplūdes ātrums tiek noteikts ar augstas precizitātes helija masas spektrometrijas noplūdes detekcijas sistēmu. Prasīts, lai noplūdes ātrums nepārsniegtu API 527 standartā norādīto robežvērtību. Tajā pašā laikā jāpārbauda arī vārsta vārpstas blīvējuma un vārsta korpusa savienojuma noslēguma veiktspēja, lai novērstu noplūdi, ko izraisa blīvējuma aukstuma saraušanās. API kriogēno drošības vārstu kriogēnās noslēguma veiktspējas testa derīgo izstrādājumu procents jābūt ≥99 %.

2.3 Kriogēnā ekspluatācijas uzticamības tests

Šis tests pārbauda vārsta atvēršanas, spiediena izlaižanas un automātiskās atkalnosanas funkciju uzticamību kriogēnās apstākļos. Testa temperatūra tiek iestatīta uz vārsta faktisko darba temperatūru, un spiediens pakāpeniski tiek paaugstināts līdz iestatītajam spiedienam, līdz vārsta disks pacelās un izlaiž spiedienu. Reģistrē atvēršanas spiedienu un spiediena izlaišanas laiku, un atvēršanas un aizvēršanas cikls tiek atkārtots vismaz 3 reizes. Prasīts, lai atvēršanas spiediena kļūda nepārsniegtu ±3 % no iestatītā spiediena, spiediena izlaišana būtu gluda, un automātiskā atkalnosana — uzticama bez noplūdes. Atbilstošu vārstu vidējais spiediena izlaišanas laiks ir ≤5 sekundes, un atkalnosanas noplūdes ātrums ir ≤5 cm³/min.

2.4 Temperatūras vienmērīguma tests

Kriogēnās pārbaudes laikā vārstam jābūt vienmērīgai temperatūras izplatībai, lai izvairītos no vietējas pārāk lielas atdzišanas vai nepietiekamas atdzišanas, kas ietekmētu pārbaudes rezultātus. Pārbaudē tiek izmantota augstas precizitātes termopāru matrica, lai uz vārsta korpusa, vārsta sēdekļa un vārsta stieņa novietotu 8–12 termopārus reāllaika temperatūras uzraudzībai. Prasīts, lai temperatūras starpība starp vārsta ieeju un pārbaudes logu nepārsniegtu 30 °C, nodrošinot, ka viss vārsts atrodas vienmērīgā ļoti zemā temperatūrā. Pārbaudes vides temperatūras vienmērīguma kļūda ir ≤±2 °C.

3. Biežākais kļūdas kriogēnās vidēs pārbaudē un to novēršanas metodes

Faktiskā pārbaudes procesā daudzas uzņēmumu organizācijas pārbaudes rezultātos redz novirzes, kas rodas nepareizas darbības dēļ, un tādējādi ietekmē pārbaudes rezultātu precizitāti. Saskaņā ar nozares aptaujām 68 % pārbaudes kļūdu ir saistītas ar šīm trim biežāk redzamajām kļūdām:

● Kļūda 1: Nepietiekama vārsta attīrīšana no eļļas un žāvēšana, kas izraisa ledus veidošanos testa laikā un vārsta komponentu bloķēšanu. Novēršanas metode: Izmantot profesionālus eļļas noņemšanas līdzekļus un augstas temperatūras žāvētājkrāsnis, lai pilnībā noņemtu eļļu un mitrumu, kā arī pirms testa pārbaudīt žāvēšanas efektivitāti, lai nodrošinātu, ka mitruma saturs ir ≤0,05%.
● Kļūda 2: Testa vide neatbilst faktiskajai darba videi, kas rada neatbilstību starp testa rezultātiem un faktisko lietojumu. Novēršanas metode: Saskaņā ar vārsta faktisko darba vidi izvēlēties atbilstošo testa vidi (piemēram, šķidrais slāpeklis — LNG vārstiem, hēlijs — zemtemperatūras ogļūdeņražu vārstiem).
● Kļūda 3: Testēšanas aprīkojums nav kalibrēts, kas rada neprecīzus spiediena un temperatūras mērījumus. Novēršanas metode: Pirms testēšanas kalibrēt visu testēšanas aprīkojumu un izsniegt kalibrēšanas sertifikātu, lai nodrošinātu mērījumu datu precizitāti. Spiediena un temperatūras aprīkojuma kalibrēšanas cikls nedrīkst pārsniegt 6 mēnešus.

4. Secinājums

Kriogēnās vides testēšana API kriogēnās drošības vārsti ir stingra un profesionāla darbība, kurai nepieciešama stingra API standartu ievērošana, augstas klases testēšanas aprīkojuma izmantošana un standartizētas darbības procedūras. Tikai kontrolējot testa būtiskos punktus un izvairoties no tipiskām kļūdām, var nodrošināt testa rezultātu precizitāti, pārbaudīt vārsta veiktspēju un sniegt uzticamu garantiju kriogēnās sistēmas drošai darbībai. API kriogēnās drošības vārsti, kas ir izturējuši stingro kriogēno testēšanu, faktiskās darbības laikā var samazināt atteikumu biežumu par 92 %, un to kalpošanas laiks var sasniegt vairāk nekā 8000 stundas.