У таких галузях, як хімічне машинобудування, розділення повітря, СПГ і накопичення енергії рідкого водню, криогенні трубопроводи (від 0 градусів до -196 градусів і нижче) є основою системи. Порівняно з трубопроводами при температурі навколишнього середовища, кріогенні трубопроводи повинні долати три основні проблеми: напруга холодного стиснення, витік тепла (намерзання) і крихкість матеріалу. Деталі конструкції та дизайну безпосередньо визначають безпеку та ефективність роботи системи. Спираючись на інженерний досвід DOER cryo-equipment у сфері кріогенного обладнання, ця стаття підсумовує основні моменти, щоб уникнути пасток у кріогенних трубопроводах, охоплюючи весь процес проектування, монтажу та будівництва.
1. Схема трубопроводу: резервування надбавки на холодне стягування та забезпечення гнучкості системи
Кріогенні трубопроводи зазнають значних деформацій через перепад температур. Крім того, товщина ізоляції таких компонентів, як клапани та фланці, значно перевищує товщину стінки труби. Основою компонування є збалансування динамічного переміщення з простором, необхідним для встановлення ізоляції.
Резервний динамічний ізоляційний зазор: проект повинен враховувати як статичну відстань між трубопроводами, так і їх динамічне зміщення після холодного стиснення, повністю враховуючи розмірний простір товстих ізоляційних компонентів. Зарезервовані отвори для трубопроводів, що проходять крізь стіни або підлогу, необхідно збільшити, щоб уникнути навантаження-на несучі балки цивільних споруд. Це запобігає структурному стисненню та пошкодженню ізоляції під час холодного стиснення, уникаючи таких проблем, як незакрита ізоляція або перешкоди при монтажі.
Оптимізуйте гнучкість і анти{0}}вібраційну конструкцію: низькі-температурні середовища зменшують допустиме напруження матеріалів труб і підвищують крихкість. Для компенсації холодного стиснення трубопроводу слід використовувати природну трасу трубопроводу; якщо деформація недостатня, слід додати компенсаційні петлі або сильфонні компенсатори. Водночас тримайте трубопроводи подалі від джерел вібрації, таких як насоси та компресори, щоб уникнути ризику крихкого руйнування та втомного пошкодження, викликаного резонансом трубопроводу.
2. Опори та башмаки для труб: строгий контроль блокування ізоляції для усунення небезпеки містка холоду
Трубні стійки є слабкими місцями кріогенної ізоляції трубопроводів і дуже схильні до утворення «містків холоду». Це призводить до втрати охолодження, замерзання та корозії опор, що робить їх основною ланкою керування в конструкції трубопроводів.
Стандартизована ізоляція та конструкція проти-холодового містка: усі ізольовані опори та підвіси для трубопроводів мають бути оснащені ізольованими дерев’яними блоками (або ізоляційними блоками). Довжина ізоляції повинна в 3-4 рази перевищувати товщину шару ізоляції трубопроводу, щоб повністю перекрити шлях теплопередачі. Товщина дерев’яного бруска має бути на 5 мм товщиною стандартного шару ізоляції, щоб компенсувати зміщення холодного стиснення трубопроводу, запобігаючи прямому контакту між корпусом труби та опорою. Пластини ковзання з нержавіючої сталі повинні бути сконфігуровані на поверхні ковзання, щоб зменшити опір тертя зміщення.
Розумний контроль прольоту та висоти: Кріогенні труби з нержавіючої сталі мають тонкі стінки та низьку жорсткість; тому опорний проміжок має бути меншим, ніж у труб з вуглецевої сталі при температурі навколишнього середовища, щоб запобігти надмірному прогину. Для ділянок труб із змінним діаметром товщина ізоляційних блоків має бути єдиною, лише товщина зовнішнього ізоляційного шару має бути точно-відрегульована, щоб забезпечити плавний і послідовний нижній--підйом труби.
3. Клапани та аксесуари: докладні характеристики, щоб уникнути ризику витоку та розриву
Специфікації встановлення для кріогенних клапанів, фланців і приладдя безпосередньо впливають на герметичність системи та термін служби, вимагаючи суворого контролю над деталями встановлення.
Вимоги до встановлення кріогенного клапана: шток клапана має бути встановлено вертикально вгору, щоб запобігти накопиченню середнього випаровування та збою замерзання ущільнення; необхідно зарезервувати достатній простір для операцій з технічного обслуговування. Для кріогенних засувок із запобіжним отвором для скидання тиску в порожнині корпусу переконайтеся, що запобіжний отвір відкритий, вільний і не знаходиться в глухому куті, щоб уникнути ризику розриву корпусу клапана, спричиненого середнім тепловим розширенням.
Оптимізований монтаж фланців та інструментів: суворо заборонено зварювати фланці безпосередньо на колінах або трійниках. Для зменшення концентрації напруги, полегшення майбутнього обслуговування та запобігання пошкодженню шару ізоляції основного трубопроводу необхідно додати прямі подовжувальні секції труби. Насадки приладів, такі як термопари, слід уникати встановлення на дні трубопроводу, щоб запобігти обмерзанню основи та пошкодженню обладнання в разі порушення ізоляції. Технічні характеристики ізоляції приладів повинні бути уніфіковані зі стандартами трубопроводів.
4. Висновок
Кріогенні трубопроводи — це системний інженерний проект, що поєднує матеріалознавство, термодинаміку та будівельну механіку. Тонка майстерність, як-от резервування зазору, захист ізоляції та компенсація холодного стискання, є ключовими для безпечної, ефективної та-тривалої роботи системи. Обладнання DOER cryo-спеціалізується на кріогенних резервуарах для зберігання, розділенні повітря та повних комплектах обладнання для СПГ. Покладаючись на суворі процеси трубопроводів і вдосконалені будівельні стандарти, він подолав численні технічні виклики галузі. Для техніків-інженерів суворе дотримання основних специфікацій кріогенних трубопроводів може ефективно уникнути переробки конструкції та небезпек обладнання, всебічно покращуючи якість будівництва проекту та стабільність роботи системи.