Dichtheitsprüfung bei niedrigen Temperaturen

Dichtheitsprüfung bei niedrigen Temperaturen

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Flüssigerdgas (LNG) gestiegen, was zu einem exponentiellen Wachstum bei der Prüfung von Niedertemperaturventilen für Projekte auf der ganzen Welt geführt hat. Trotz strenger Standards in Design, Technik, Herstellung und Prüfung haben verschiedene Produkte, die bei niedrigen Temperaturen verwendet werden, die Praxistests nicht bestanden. Die Lösung dieses Problems ist die Durchführung von Tieftemperaturtests bei möglichst niedrigen Temperaturen – bis zu -253 °C.

Flüssigerdgas (LNG) ist ein relativ neues Produkt und für die meisten installierten Komponenten (z. B. Ventile) wird in den geltenden Normen erläutert, wie diese Komponenten entworfen, hergestellt und getestet werden. Für viele Teile sind jedoch keine Standards für den Einsatz unter Tieftemperaturbedingungen verfügbar oder integriert. Angesichts der Gefährlichkeit von LNG kann die Installation von Komponenten ohne Kenntnis ihrer Funktionsweise zu Geräteausfällen und damit zu äußerst gefährlichen Situationen führen. Selbstverständlich sind eine zuverlässige Installation, installierte Komponenten und andere Geräte von entscheidender Bedeutung. Dies erfordert sorgfältige und umfangreiche Tieftemperatur-Testverfahren durch Experten hinsichtlich Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Funktionalität und Sicherheit.

Wasserstoff: Das neue LNG?

Wasserstoff ist das kleinste Molekül und ein farb- und geruchloses Gas, dessen Dampf leichter als Luft ist. Könnte es ein wichtiger Bestandteil zukünftiger sauberer Energiesysteme werden? Viele Wissenschaftler und Branchenexperten glauben daran. Es entzündet sich leicht und brennt mit einer nahezu unsichtbaren Flamme. Es verbrennt sauber und erzeugt kein Kohlendioxid. Wenn sich Wasserstoff in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff verbindet, erzeugt er Wärme und Strom, wobei Wasserdampf als einziges Nebenprodukt entsteht. Diese Eigenschaften verheißen Gutes für die vielversprechende Zukunft des Wasserstoffs. Allerdings sind technische Herausforderungen hinsichtlich der Zuverlässigkeit industrieller Komponenten und der Emissionen besorgniserregend. Auch hier spielen Tieftemperaturtests eine wichtige Rolle.

Flüssigkeiten mit niedriger Temperatur
Beispiele für von CW verwendete Niedertemperaturflüssigkeiten sind LNG (verflüssigtes Erdgas, bei etwa -162 °C), flüssiger Sauerstoff (-183 °C) und flüssiges Argon (-186 °C). Zum Kühlen von Gegenständen wird auch flüssiger Stickstoff verwendet. Allerdings ist diese Kühlflüssigkeit nicht für Temperaturen bis -253°C geeignet. In diesem Fall kann flüssiges Helium verwendet werden, da es für Temperaturen bis zu -269 °C geeignet ist.

Eine erschreckende Situation
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Durchführung der oben genannten Tieftemperaturtests unbedingt erforderlich ist. Designvalidierungstests für Ventile zeigen häufig eine große Anzahl von Gussfehlern, Dichtungsfehlern, Teilebrüchen, Undichtigkeiten usw. Über 60 % der Ventile bestehen den Test nicht, während in den Ventildatenblättern angegeben wird, dass alle Teile die PT-Anforderungen (Druck/Temperatur) erfüllen.Das ist natürlich eine erschreckende Situation. Es verdeutlicht die Bedeutung von Expertentests. Umfangreiche Tieftemperatur-Testverfahren sind speziell darauf ausgelegt, die Fähigkeiten von Ventilherstellern zu bewerten und nachzuweisen und die Funktionsleistung neu entwickelter Produkte und Komponenten zu demonstrieren. Bei Ventilen werden Niedertemperaturtests durchgeführt, um die Sitzabdichtung, unorganisierte Emissionsraten und die Betriebsdrehmomentkapazität der Ventile zu bestätigen. Während und nach dem Prüfvorgang durchlaufen Ventile eine Reihe mechanischer und thermischer Zyklen. Dazu gehören Tests bei RT (Raumtemperatur), höherer Auslegungstemperatur, niedrigerer Auslegungstemperatur, gefolgt von einem weiteren RT-Test und schließlich der Demontage, bei der mögliche Schäden und Verschleiß an den Ventilen untersucht werden.Geschmiedet -196 °C kryogenes Kugelventil Wenn es aus geschmiedetem Material hergestellt wurde, ist die Materialbeschaffenheit besser als bei Gussmaterial.

Kostspielige Verwirrung
Ich bin der Meinung, dass Tieftemperaturtests so früh wie möglich durchgeführt werden sollten, also in der Fabrik, in der die einzelnen Komponenten hergestellt werden. Typischerweise werden einzelne Komponenten für industrielle Anwendungen vor dem Versand an den Kunden einer Druckprüfung unterzogen, um sie auf Dichtheit zu prüfen. Die verwendeten Testarten und Methoden basieren auf einer Vielzahl unterschiedlicher Standards, was oft zu einer unübersichtlichen Situation führt. Infolgedessen werden der Zweck dieser Tests und die erwarteten Ergebnisse häufig missverstanden und missbraucht, was zu unnötigen Verzögerungen, unerwarteten Kosten und letztendlich zu gefährlichen Situationen führt, die hätten vermieden werden können, wenn einzelne Komponenten umfangreichen Tieftemperaturtests unterzogen worden wären ein frühes Stadium.

Rechtzeitige Prävention
Von ITIS durchgeführte Tieftemperaturtests zeigen eine relativ hohe Ausfallrate. Eine genauere Analyse zeigt häufig, dass die eingesetzten Grundmaterialien, Einzelkomponenten und/oder Produkte nie die notwendigen Tests oder realen Bedingungen durchlaufen haben. In einem von ITIS durchgeführten Projekt wurde ein bestimmter Ventiltyp in Tieftemperaturanlagen eingesetzt. Bei Raumtemperatur funktionierten diese Ventile einwandfrei. Nach einem Drucktest bei niedrigen Temperaturen versagten jedoch alle Ventile. Aufgrund erhöhter Sprödigkeit und inakzeptabler Toleranzänderungen konnten sie nicht mit dem Originalantrieb verwendet werden. Dies könnte natürlich schwerwiegende Folgen haben. Probleme mit der Bedienbarkeit konnten behoben werden, nachdem die Ventile mit anderen Sitzen und einem größeren Antrieb ausgestattet wurden. Diese Situation hätte jedoch durch fachmännische Tieftemperaturtests zu einem frühen Zeitpunkt unter realen Bedingungen vollständig vermieden werden können.

Ein klares Bild
Die Bedeutung geeigneter und vollständig maßgeschneiderter Materialien und Teile kann nicht genug betont werden. Was Designer und Hersteller benötigen, ist ein klares Verständnis der Verwendung eines oder mehrerer Produkte, die sie herstellen möchten, und der Bedingungen, unter denen sie letztendlich arbeiten müssen. Viele PTFE-Hersteller geben beispielsweise an, dass ihre Arbeitstemperatur bei nur -200 °C (-328 °F) liegen kann, ohne dass die Sprödigkeit zunimmt. Sie behaupten außerdem, dass das Produkt bei Temperaturen unter -268 °C (-450 °F) eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und selbstschmierende Eigenschaften beibehält. Tests, die in ITIS-Testeinrichtungen durchgeführt wurden, zeigen jedoch, dass die Festigkeit und Flexibilität des Produkts unter -200 °C nicht garantiert werden kann. Wenn es beispielsweise für die Sitzfertigung verwendet wird, kann es sich in bestimmten Fällen als ungeeignet erweisen und zu ernsthaften Problemen führen. Dies beweist einmal mehr, dass sich frühe Tieftemperaturtests lohnen.

Unorganisierte Emissionsprüfung
Unorganisierte Emissionen sind die Freisetzung von Gas oder Dampf aus unter Druck stehenden Geräten aufgrund von Lecks und anderen unerwarteten oder unregelmäßigen Gasemissionen (hauptsächlich aus industriellen Aktivitäten). Zusätzlich zu den wirtschaftlichen Kosten verlorener Rohstoffe verursachen unorganisierte Emissionen auch Luftverschmutzung, und einige Dämpfe stellen eine potenzielle Gefahr für die menschliche Gesundheit und Sicherheit dar. Daher müssen Industriekomponenten viele internationale Normen und Richtlinien bezüglich der Emission gefährlicher Stoffe einhalten, wie z. B. ISO 15848-1 (Internationaler Standard), TA Luft (gültig für Deutschland) und API (USA). Die Einhaltung wird durch Dichtheitsprüfungen erreicht (vorzugsweise zum frühestmöglichen Zeitpunkt). Auch neue Komplettanlagen können vor der Inbetriebnahme, nach einer Überholung oder während Stillstandszeiten auf Dichtheit geprüft werden. Zum Beispiel in Form unorganisierter Abgasuntersuchungen. Die FET-Prüfung ist eine hochpräzise Leckerkennungsmethode, die zur Lokalisierung und Quantifizierung von Lecks in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt wird.

Expertentipps zur Vermeidung von Ausfällen bei niedrigen Temperaturen
1.Überprüfen Sie, ob alle Informationen zu den Materialien vorliegen, die Sie für Ihr Produkt verwenden möchten. Manchmal werden Ventilsitze und Dichtungen auf der Grundlage der von den Herstellern bereitgestellten PT-Diagramme (Druck/Temperatur) ausgewählt. Die Leistung des Produkts kann jedoch abweichen, wenn es bei niedrigeren Temperaturen oder Druckraten verwendet wird.
2. Stellen Sie sicher, dass Ihr Produkt frei von Staub und/oder Öl und vollständig trocken ist, bevor Sie es installieren oder testen. In vielen Fällen werden bei hydrostatischen Tests Flüssigkeiten wie Wasser mit Korrosionsinhibitoren verwendet. Bei niedrigeren Temperaturen kann dies zu Ausfällen führen.
3.Verwenden Sie Dichtungen und Dichtungen, die für die jeweilige Flüssigkeit und die spezifischen Temperaturbedingungen der Dichtungen und Dichtungen geeignet sind.
4. Studien zeigen, dass Produkte niemals unter den in den Produktdatenblättern genannten Bedingungen (minimale/maximale Temperatur) getestet oder diesen Bedingungen ausgesetzt wurden.
5.Besorgen Sie sich die erforderlichen Daten über die Integrität der von Ihnen verwendeten Produkte und deren Anwendungen. Testen Sie das Produkt zumindest unter realen Bedingungen (Temperatur, Druck, Betriebszyklen etc.).
6. Einige Materialien werden am besten auf eine bestimmte Mindesttemperaturrate/-dauer gekühlt, um Ausfälle zu verhindern. Übermäßige Temperaturschwankungen können dazu führen, dass sich Materialien zusammenziehen oder reißen.