Блог

Nov 30, 2023

Статические уплотнения для экстремально холодных условий

Популярность природного газа растет в геометрической прогрессии из-за его низкой стоимости, низких

Популярность природного газа растет в геометрической прогрессии из-за его низкой стоимости, низкого риска при транспортировке и хранении, а также его статуса одного из самых экологически чистых видов ископаемого топлива. В условиях растущего глобального давления по сокращению выбросов парниковых газов необходимость удовлетворения растущих потребностей в энергии при одновременном сокращении этих выбросов становится более важной, чем когда-либо.

Углеводороды состоят из водорода и углерода, которые выделяют энергию при соединении с кислородом с образованием H20 и CO2. Сухая древесина обеспечивает горючее соотношение углерода к водороду примерно 10 к 1. Уголь заменил древесину и стал источником энергии для промышленной революции с соотношением 2 к 1. Нефть, такая как керосин, имеет соотношение примерно 1 к 2. В основном состоит из природного газа. метана (CH4), соотношение которого составляет 1 к 4. Это означает увеличение эффективности в 40 раз при переходе от древесины к природному газу и в восемь раз от угля к CH4. Такое повышение энергоэффективности также делает энергию более чистой, поскольку образуется меньше золы и остатков. Природный газ также может вносить основной вклад в парниковый эффект из-за его содержания углеводородов, что приводит к важности правильной герметизации продукта в герметичных соединениях.

Вокруг природного газа происходит глобальная революция: благодаря современным технологиям его добычи его транспортируют по трубопроводам и отправляют по всему миру (Изображение 1). Транспортировка сжиженного природного газа уникальна, поскольку его необходимо сжижать, а для этого его необходимо охладить примерно до -260 F (-162 C). В этот момент газ конденсируется в жидкую форму. Это важно, поскольку сжиженный природный газ можно сжать примерно до 1/600 его первоначального объема, что существенно увеличивает объем, который можно как транспортировать, так и хранить.

С точки зрения герметизации криогенные применения проблематичны из-за экстремально низких температур, которые вызывают расширение и сжатие болтового соединения. Материалы на основе эластомеров становятся твердыми и хрупкими при воздействии низких температур, поэтому не рекомендуется использовать их при температуре выше -100 F (-73 C). При низких температурах материал на основе эластомера плохо прилегает к уплотнительной поверхности и зубцам фланца, что может стать причиной утечки. Хрупкость материала прокладки может привести к потере его восстановительных свойств, особенно если в процессе эксплуатации происходят резкие колебания температуры. Кроме того, хрупкость может привести к растрескиванию материала прокладки, что может иметь катастрофические последствия и вызвать проблемы с безопасностью.

Говоря о криогенных уплотнительных материалах, обычно используются два основных типа: гибкий графит и политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Гибкий графит часто используется в индустрии уплотнений из-за его способности хорошо герметизировать как при высоких, так и при низких температурах, обладая при этом хорошей химической стойкостью. Дополнительные факты о гибком графите включают:

ПТФЭ используется во всех типах применений благодаря своей химической инертности и способности образовывать эффективное уплотнение при более низких нагрузках на прокладку. (См. изображение 4.)

Преимущества ПТФЭ в качестве прокладочного материала включают в себя:

При использовании первичного ПТФЭ ползучесть является проблемой. Но с развитием различных наполнителей это можно свести на нет или значительно уменьшить.

Сертификаты испытаний сжиженного природного газа (СПГ) и других криогенных применений, которые могут указывать на то, что материал был протестирован для использования при низких температурах, включают:

Другая проблема — потеря нагрузки на болт в соединении во время термического цикла — может поставить под угрозу соединение и вызвать утечку. Очень важно убедиться, что в соединении имеется достаточно накопленной энергии на основе анализа нагрузки на болты, и в некоторых случаях необходимо использование технологии фланцевых тарельчатых пружин для дополнения хода соединения.

Наконец, хотя выбор материала прокладки как для СПГ, так и для криогенных уплотнений важен, невозможно переоценить тот факт, что правильная установка остается критически важной частью фланцевого узла болтового соединения (BJFA). Первым шагом всегда должно быть использование рекомендованного производителем значения крутящего момента при использовании проверенного метода установки, например, указанного в ASME PCC-1, Приложение F.