Nøkkelpunkter for kryogenisk mediumtesting av API-kryogene sikkerhetsventiler

API-kryogeniske sikkerhetsventiler brukes mye i høyrisikoområder som LNG-terminaler og luftseparasjonsanlegg, og deres ytelse under ekstremt lave temperaturer er direkte knyttet til sikkerheten for hele systemet. Kryogenisk medietesting, som er den sentrale metoden for å verifisere ytelsen til API-kryogeniske sikkerhetsventiler, stiller strenge krav til teststandarder, utstyr og prosesser. Denne bloggen fokuserer på nøkkelaspektene ved kryogenisk medietesting av API-kryogeniske sikkerhetsventiler og hjelper bransjekolleger med å forstå testingens kjerneområder og unngå vanlige feil.

1. Teststandarder for API-kryogeniske sikkerhetsventiler

Kryogenisk mediumtesting av API-kryogene sikkerhetsventiler må strengt etterleve API 527 (Tettingseffektivitetsstandarder for trykkavlastningsventiler) og API 526 (Dimensjonsstandarder for trykkavlastningsventiler), samt oppfylle kravene i de kinesiske nasjonale standardene GB/T 29026-2012 og JB/T 7248, samt GB/T 24925-2019 (Tekniske krav til kryogene ventiler). Blant annet fastsetter API 527 tydelig lekkasjeratestandarden for kryogene sikkerhetsventiler: for ventiler med DN ≤ 16 mm er den maksimalt tillatte lekkasjeraten ≤ 12 cm³/min; for ventiler med DN > 16 mm er den maksimalt tillatte lekkasjeraten ≤ 36 cm³/min. I tillegg må testtemperaturen dekke ventilenes faktiske driftstemperatur, vanligvis fra –196 °C (flytende nitrogen som medium) til –50 °C (lavtemperert hydrokarbonmedium). For sikkerhetsventiler på LNG-terminaler må testtemperaturen settes til –162 °C, i samsvar med den faktiske driftstemperaturen for LNG.

2. Sentrale testpunkter og krav

Kryogenisk mediumtesting av API-kryogene sikkerhetsventiler omfatter hovedsaklig fire nøkkeltestpunkter, hvor hvert av dem har klare tekniske krav:

2.1 Lavtemperaturmateriellhårdhetstest

Ventilhuset, ventilklokkene, stammen og andre kjernekomponenter av API-kryogeniske sikkerhetsventiler må bruke kryogenbestandige materialer som austenittisk rustfritt stål (CF3/CF3M) eller lavtemperaturlegeringsstål (LC3/LCB). Testen krever at komponentene består Charpy V-grovmålingshårdhetstesten ved −196 °C, og hårdhetsverdien må være ≥27 J/cm² for å unngå sprø brudd under ekstremt lave temperaturforhold. Denne testen er grunnlaget for å sikre strukturell integritet til ventilen. Godkjenningsraten for materiellhårdhetstesten for godkjente API-kryogene sikkerhetsventiler er 100 %.

2.2 Kryogenisk tetthetsytelsestest

Tetthetsytelsen er den viktigste ytelsesindikatoren for API-kryogeniske sikkerhetsventiler. Testen utføres under de innstilte ekstremt lave temperaturforholdene. Ventilen trykksettes til 90 % av innstilt trykk, og lekkasjeraten måles ved hjelp av et høytpresist heliummassespektrometrisk lekkasjedeteksjonssystem. Det kreves at lekkasjeraten ikke overstiger standarden som er spesifisert i API 527. Samtidig må også tetthetsytelsen til ventilstammenpakningen og tilkoblingen mellom ventilkroppen og pakningen testes for å unngå lekkasje forårsaket av kuldekrymping av pakningen. Den godkjente andelen for kryogenisk tetthetstest for API-kryogeniske sikkerhetsventiler må være ≥99 %.

2.3 Kryogenisk driftspålitelighetstest

Denne testen verifiserer påliteligheten til ventilenes åpning, trykkavlastning og automatisk gjeninnstilling under kryogene forhold. Testtemperaturen settes til ventilenes faktiske driftstemperatur, og trykket økes gradvis til det innstilte trykket inntil ventiltallet løfter seg og frigir trykk. Åpningstrykket og trykkavlastningstiden registreres, og åpning- og lukkingssyklusen gjentas minst tre ganger. Det kreves at avviket i åpningstrykk ikke overstiger ±3 % av det innstilte trykket, at trykkavlastningen skjer jevnt og at den automatiske gjeninnstillingen er pålitelig uten lekkasje. Den gjennomsnittlige trykkavlastningstiden for godkjente ventiler er ≤5 sekunder, og lekkasjeraten ved gjeninnstilling er ≤5 cm³/min.

2.4 Temperaturjevnhetstest

Under kryogenisk test må temperaturfordelingen i ventilen være jevn for å unngå lokal overkjøling eller utilstrekkelig kjøling som påvirker testresultatene. Testen bruker en høypresisjonsthermoelementmatrise for å plassere 8–12 termoelementer på ventilkroppen, ventilselen og stammen for å overvåke temperaturen i sanntid. Det kreves at temperaturforskjellen mellom ventilens innløp og testvinduet ikke overstiger 30 °C, slik at hele ventilen befinner seg i et jevnt ultra-lavtemperaturmiljø. Feilen i temperaturjevnhet i testmiljøet er ≤ ±2 °C.

3. Vanlige feil ved kryogenisk medietesting og metoder for å unngå dem

I den faktiske testprosessen vil mange bedrifter oppleve avvik i testene som følge av feilaktig håndtering, noe som påvirker nøyaktigheten til testresultatene. Ifølge bransjeundersøkelser skyldes 68 % av testfeilene følgende tre vanlige feil:

● Feil 1: Utilstrekkelig avfetting og tørking av ventilen, noe som fører til isdannelse under testen og låser fast ventilkomponentene. Unngåelsesmetode: Bruk profesjonelle avfettingsmidler og høytemperaturtørkeovner for å fjerne fett og fuktighet fullstendig, og sjekk tørkeeffekten før testen for å sikre at fuktighetsinnholdet er ≤ 0,05 %.
● Feil 2: Testmediet samsvarer ikke med det faktiske driftsmediet, noe som fører til tester som ikke samsvarer med den faktiske bruken. Unngåelsesmetode: Velg det tilsvarende testmediet i henhold til det faktiske driftsmediet for ventilen (for eksempel flytende nitrogen for LNG-ventiler, helium for lavtemperatur-kolvonhydrogenventiler).
● Feil 3: Testutstyret er ikke kalibrert, noe som fører til unøyaktige trykk- og temperaturmålinger. Unngåelsesmetode: Kalibrer alt testutstyr før testen og utsted en kalibreringsattest for å sikre nøyaktigheten til måledataene. Kalibreringsintervallet for trykk- og temperaturutstyr skal ikke overstige 6 måneder.

4. Konklusjon

Kryogenisk mediumtesting av API-kryogeniske sikkerhetsventiler er et strengt og faglig arbeid som krever streng overholdelse av API-standarder, avansert testutstyr og standardiserte driftsprosedyrer. Kun ved å ta hensyn til de viktigste testpunktene og unngå vanlige feil kan vi sikre nøyaktigheten til testresultatene, verifisere ventilenes ytelse og gi en pålitelig garanti for sikker drift av kryogensystemet. API-kryogene sikkerhetsventiler som har gjennomgått streng kryogen testing kan redusere feilfrekvensen med 92 % under faktisk drift, og deres levetid kan nå mer enn 8000 timer.