В таких областях, как химическая технология, разделение воздуха, СПГ и хранение энергии в жидком водороде, криогенные трубопроводы (от 0 до -196 градусов и ниже) являются основной линией жизни системы. По сравнению с трубопроводами, работающими при температуре окружающей среды, криогенные трубопроводы должны преодолевать три основные проблемы: напряжение холодного сжатия, утечку тепла (обледенение) и хрупкость материала. Детали конструкции и дизайна напрямую определяют безопасность и эффективность работы системы. Опираясь на инженерный опыт компании DOER в области криогенного оборудования, в этой статье обобщаются основные моменты, позволяющие избежать ошибок в криогенных трубопроводах, охватывающие весь процесс проектирования, монтажа и строительства.
1. Схема расположения трубопроводов: сохранение припуска на холодную усадку и обеспечение гибкости системы.
Криогенные трубопроводы подвергаются значительным деформациям из-за перепада температур. Кроме того, толщина изоляции таких компонентов, как клапаны и фланцы, намного превышает толщину стенки трубы. Суть планировки заключается в том, чтобы сбалансировать динамическое смещение с пространством, необходимым для установки изоляции.
Резервный динамический изоляционный зазор: проект должен учитывать как статическое расстояние между трубопроводами, так и их динамическое смещение после холодной усадки, полностью учитывая размерное пространство толстых изоляционных компонентов. Отверстия для трубопроводов, проходящих через стены или полы, должны быть увеличены, чтобы избежать несущих-балок гражданского строительства. Это предотвращает сжатие конструкции и повреждение изоляции во время холодной усадки, избегая таких проблем, как незакрытая изоляция или затрудненная установка.
Оптимизация гибкости и защита-вибрационной конструкции. Низкие-температуры снижают допустимое напряжение материалов труб и повышают их хрупкость. В трубопроводах следует отдавать приоритет использованию естественной трассы трубопровода для компенсации холодного сжатия; если деформация недостаточна, следует добавить компенсационные петли или сильфонные компенсаторы. В то же время держите трубопроводы вдали от источников вибрации, таких как насосы и компрессоры, чтобы избежать риска хрупкого разрушения и усталостного повреждения, вызванного резонансом трубопровода.
2. Опоры и башмаки труб: строгий контроль засорения изоляции для устранения опасности возникновения мостиков холода.
Трубные эстакады являются слабыми местами изоляции криогенных трубопроводов и очень склонны к образованию «мостиков холода». Это приводит к потерям охлаждения, замерзанию и коррозии опор, что делает их основным звеном управления в строительстве трубопроводов.
Стандартизированная изоляция и защита от-мостиков холода. Все изолированные опоры и подвески трубопроводов должны быть оборудованы изолированными деревянными брусками (или изоляционными блоками). Длина изоляции должна быть в 3-4 раза больше толщины изоляционного слоя трубопровода, чтобы полностью перекрыть путь теплопередачи. Толщина деревянного бруска должна быть на 5 мм толще стандартного изоляционного слоя, чтобы компенсировать холодную усадку трубопровода и предотвратить прямой контакт между телом трубы и опорой. На поверхности скольжения должны быть установлены направляющие пластины из нержавеющей стали, чтобы уменьшить сопротивление трению смещения.
Разумный контроль пролета и высоты: трубы из криогенной нержавеющей стали имеют тонкие стенки и низкую жесткость; поэтому пролет опоры должен быть меньше, чем у труб из углеродистой стали при температуре окружающей среды, чтобы предотвратить чрезмерный прогиб. Для секций труб переменного диаметра толщина изоляционных блоков должна быть одинаковой, и только толщина внешнего изоляционного слоя должна быть точно настроена-, чтобы обеспечить гладкую и равномерную нижнюю часть--возвышения трубы.
3. Клапаны и аксессуары: подробные спецификации, позволяющие избежать риска утечки и взрыва.
Характеристики установки криогенных клапанов, фланцев и принадлежностей для приборов напрямую влияют на герметичность и срок службы системы, требуя строгого контроля деталей установки.
Требования к установке криогенного клапана: шток клапана должен быть установлен вертикально вверх, чтобы предотвратить накопление испарений среды и замерзание уплотнения-; должно быть зарезервировано достаточно места для операций по техническому обслуживанию. Для криогенных задвижек с отверстием для сброса давления в полости корпуса убедитесь, что предохранительное отверстие открыто, беспрепятственно и не находится в мертвом углу, что исключает риск разрыва корпуса клапана из-за теплового расширения средней температуры.
Оптимизированная установка фланцев и приборов. Категорически запрещается приваривать фланцы непосредственно к коленам или тройникам. Необходимо добавить прямые удлинители труб, чтобы уменьшить концентрацию напряжений, облегчить будущее обслуживание и предотвратить повреждение изоляционного слоя основного трубопровода. Насадки приборов, например термопары, следует избегать установки в нижней части трубопровода, чтобы предотвратить обледенение основания и повреждение оборудования в случае нарушения изоляции. Характеристики изоляции приборов должны быть унифицированы с нормами трубопроводов.
4. Заключение
Криогенные трубопроводы — это систематический инженерный проект, объединяющий материаловедение, термодинамику и строительную механику. Тонкое мастерство, такое как резервирование зазора, изоляционная защита и компенсация холодного сжатия, является ключом к безопасной, эффективной и долговременной-работе системы. Крио-оборудование DOER специализируется на криогенных резервуарах для хранения, воздухоразделении и полных комплектах оборудования для СПГ. Опираясь на строгие процессы прокладки трубопроводов и усовершенствованные строительные стандарты, компания преодолела множество технических проблем в отрасли. Для технических специалистов строгое соблюдение основных характеристик криогенных трубопроводов может эффективно избежать переделок конструкции и опасностей для оборудования, всесторонне улучшая качество строительства проекта и стабильность работы системы.