Test di tenuta a bassa temperatura

Test di tenuta a bassa temperatura

Negli ultimi anni, la domanda di gas naturale liquefatto (GNL) è aumentata, portando a una crescita esponenziale dei test sulle valvole a bassa temperatura per progetti in tutto il mondo. Nonostante i severi standard di progettazione, ingegneria, produzione e test, vari prodotti utilizzati a basse temperature non hanno superato i test di praticità. Condurre test a bassa temperatura alla temperatura più bassa possibile, fino a -253°C, è la risposta a questo problema.

Il gas naturale liquefatto (GNL) è un prodotto relativamente nuovo e, per la maggior parte dei componenti installati (come le valvole), gli standard applicabili spiegano come progettare, produrre e testare tali componenti. Tuttavia, per molte parti non sono disponibili o integrati standard per l'uso in condizioni di bassa temperatura. Data la natura pericolosa del GNL, l’installazione di componenti senza comprenderne la funzionalità può portare a guasti delle apparecchiature, con conseguenti situazioni estremamente pericolose. Inutile dire che l'installazione affidabile, i componenti installati e le altre apparecchiature sono fondamentali. Ciò richiede procedure di test meticolose ed estese a bassa temperatura da parte di esperti riguardanti affidabilità, durata, funzionalità e sicurezza.

Idrogeno: il nuovo GNL?

L'idrogeno è la molecola più piccola e un gas incolore e inodore con vapore più leggero dell'aria. Potrebbe diventare una componente importante dei futuri sistemi energetici puliti? Molti scienziati e professionisti del settore lo credono. Si accende facilmente e brucia con una fiamma quasi invisibile. Brucia in modo pulito, senza produrre anidride carbonica. Quando l’idrogeno si combina con l’ossigeno in una cella a combustibile, genera calore ed elettricità, con il vapore acqueo come unico sottoprodotto. Queste caratteristiche fanno ben sperare per il promettente futuro dell’idrogeno. Tuttavia, le sfide tecniche relative all’affidabilità dei componenti industriali e alle emissioni sono preoccupanti. Anche in questo caso, i test a bassa temperatura svolgono un ruolo significativo.

Fluidi a bassa temperatura
Esempi di fluidi a bassa temperatura utilizzati da CW includono GNL (gas naturale liquefatto, a circa -162°C), ossigeno liquido (-183°C) e argon liquido (-186°C). Per raffreddare gli oggetti utilizza anche l’azoto liquido. Tuttavia questo fluido di raffreddamento non è adatto a temperature fino a -253°C. In questo caso si può utilizzare l'elio liquido, adatto a temperature fino a -269°C.

Una situazione sorprendente
L'esperienza ha dimostrato che l'esecuzione dei suddetti test a bassa temperatura è assolutamente necessaria. I test di convalida della progettazione delle valvole spesso rivelano un gran numero di difetti di fusione, guasti alle guarnizioni, fratture di parti, perdite, ecc. Oltre il 60% delle valvole non supera il test, mentre le schede tecniche delle valvole affermano che tutte le parti soddisfano i requisiti PT (pressione/temperatura)..Questa è, ovviamente, una situazione sorprendente. Ciò illustra l’importanza dei test esperti. Le estese procedure di test a bassa temperatura sono progettate specificamente per valutare e dimostrare le capacità dei produttori di valvole e per dimostrare le prestazioni funzionali di prodotti e componenti di nuova progettazione. Per le valvole, vengono utilizzati test a bassa temperatura per confermare la tenuta delle sedi, i tassi di emissione non organizzati e la capacità di coppia operativa delle valvole. Durante e dopo la procedura di test, le valvole vengono sottoposte a una serie di cicli meccanici e termici. Questi includono test a RT (temperatura ambiente), temperatura di progettazione più alta, temperatura di progettazione più bassa, seguiti da un altro test RT e infine lo smontaggio, durante il quale vengono ispezionati eventuali danni e usura potenziali sulle valvole.Forgiato Valvola a globo criogenica -196°C se è stato realizzato con materiale forgiato, il carattere del materiale sarà migliore rispetto al materiale fuso.

Confusione costosa
Ritengo che i test a bassa temperatura dovrebbero essere condotti il ​​prima possibile, ovvero nello stabilimento in cui vengono prodotti i singoli componenti. In genere, i singoli componenti per applicazioni industriali vengono sottoposti a test di pressione prima di essere spediti al cliente per verificare eventuali perdite. I tipi di test e i metodi utilizzati si basano su una varietà di standard diversi, il che spesso porta a una situazione confusa. Di conseguenza, lo scopo di questi test e i risultati attesi vengono spesso fraintesi e utilizzati in modo improprio, portando a ritardi inutili, costi imprevisti e, in definitiva, a situazioni pericolose che avrebbero potuto essere evitate se i singoli componenti fossero stati sottoposti a test approfonditi a bassa temperatura a una fase iniziale.

Prevenzione tempestiva
I test a bassa temperatura condotti dall'ITIS mostrano un tasso di guasto relativamente elevato. Un'analisi più attenta spesso rivela che i materiali di base, i singoli componenti e/o i prodotti applicati non sono mai stati sottoposti ai test necessari o alle condizioni reali. In un progetto eseguito dall'ITIS, un certo tipo di valvola è stata utilizzata negli impianti a bassa temperatura. A temperatura ambiente, queste valvole hanno funzionato perfettamente. Tuttavia, una volta testate a bassa temperatura, tutte le valvole si sono guastate. Non potevano funzionare con l'attuatore originale a causa della maggiore fragilità e delle variazioni di tolleranza inaccettabili. Ciò, ovviamente, potrebbe avere conseguenze gravi. I problemi di operatività sono stati risolti dopo che le valvole sono state dotate di sedi diverse e di un attuatore più grande. Tuttavia, questa situazione avrebbe potuto essere completamente evitata con test esperti a bassa temperatura in una fase iniziale e in condizioni reali.

Un quadro chiaro
L'importanza di materiali e parti appropriati e completamente personalizzati non può essere sopravvalutata. Ciò di cui i progettisti e i produttori hanno bisogno è una chiara comprensione dell’uso di uno o più prodotti che intendono produrre e delle condizioni in cui dovranno operare. Ad esempio, molti produttori di PTFE affermano che la loro temperatura di esercizio può arrivare fino a -200°C (-328°F) con un aumento minimo della fragilità. Affermano inoltre che il prodotto mantiene elevate proprietà di resistenza, tenacità e autolubrificanti a temperature inferiori a -268°C (-450°F). Tuttavia, i test condotti presso le strutture di prova dell'ITIS mostrano che la resistenza e la flessibilità del prodotto non possono essere garantite al di sotto di -200°C. Ad esempio, se utilizzato per la produzione di sedili, in alcuni casi potrebbe rivelarsi inadatto, causando seri problemi. Ciò dimostra ancora una volta che vale la pena testare tempestivamente le basse temperature.

Test sulle emissioni non organizzati
Le emissioni non organizzate sono il rilascio di gas o vapore da apparecchiature pressurizzate a causa di perdite e altre emissioni di gas impreviste o irregolari (principalmente da attività industriali). Oltre al costo economico della perdita delle materie prime, le emissioni non organizzate causano anche inquinamento atmosferico e alcuni vapori rappresentano potenziali rischi per la salute e la sicurezza umana. Pertanto, i componenti industriali devono essere conformi a numerosi standard e direttive internazionali riguardanti l'emissione di sostanze pericolose, come ISO 15848-1 (standard internazionale), TA Luft (applicabile alla Germania) e API (USA). La conformità si ottiene mediante test di tenuta (preferibilmente nella prima fase possibile). Anche le nuove installazioni complete possono essere testate per verificare la tenuta prima dell'avvio, dopo la revisione o durante i periodi di arresto. Ad esempio, sotto forma di test sulle emissioni non organizzati. Il test FET è un metodo di rilevamento delle perdite estremamente accurato utilizzato per individuare e quantificare le perdite in vari settori e applicazioni.

Consigli degli esperti per prevenire guasti alle basse temperature
1.Verifica che siano disponibili tutte le informazioni sui materiali che intendi utilizzare per il tuo prodotto. A volte, le sedi e le guarnizioni delle valvole vengono selezionate in base ai diagrammi PT (pressione/temperatura) forniti dai produttori. Tuttavia, le prestazioni del prodotto potrebbero differire se utilizzato a temperature o pressioni inferiori.
2.Assicurarsi che il prodotto sia privo di polvere e/o olio e che sia completamente asciutto prima dell'installazione o del test. In molti casi, durante i test idrostatici vengono utilizzati liquidi come acqua con inibitori di corrosione. A temperature più basse ciò può portare a guasti.
3.Utilizzare guarnizioni e guarnizioni adatte al fluido coinvolto, unitamente alle specifiche condizioni di temperatura delle guarnizioni e delle guarnizioni.
4. Gli studi dimostrano che i prodotti non sono mai stati testati nelle condizioni menzionate nelle schede tecniche del prodotto (temperatura minima/massima) o esposti a tali condizioni.
5. Ottieni i dati necessari sull'integrità dei prodotti che utilizzerai e sulle loro applicazioni. Testare il prodotto almeno nelle condizioni reali (temperatura, pressione, cicli di funzionamento, ecc.).
6. Per alcuni materiali è meglio raffreddarli a una temperatura/durata minima specifica per evitare guasti. Sbalzi eccessivi di temperatura possono causare la contrazione o la rottura dei materiali.