Teste de vazamento em baixa temperatura

Teste de vazamento em baixa temperatura

Nos últimos anos, a procura por gás natural liquefeito (GNL) tem aumentado, levando a um crescimento exponencial nos testes de válvulas de baixa temperatura para projetos em todo o mundo. Apesar dos padrões rígidos de design, engenharia, fabricação e testes, vários produtos usados ​​em baixas temperaturas falharam nos testes de praticidade. A realização de testes em baixa temperatura, na temperatura mais baixa possível – até -253°C – é a resposta para esse problema.

O Gás Natural Liquefeito (GNL) é um produto relativamente novo e, para a maioria dos componentes instalados (como válvulas), as normas aplicáveis ​​explicam como projetar, fabricar e testar esses componentes. Contudo, para muitas peças, não existem normas disponíveis ou integradas para utilização em condições de baixa temperatura. Dada a natureza perigosa do GNL, a instalação de componentes sem compreender a sua funcionalidade pode levar à falha do equipamento, resultando em situações extremamente perigosas. Escusado será dizer que a instalação confiável, os componentes instalados e outros equipamentos são cruciais. Isso exige procedimentos meticulosos e extensos de testes de baixa temperatura realizados por especialistas em relação à confiabilidade, durabilidade, funcionalidade e segurança.

Hidrogênio: o novo GNL?

O hidrogênio é a menor molécula e um gás incolor e inodoro, com vapor mais leve que o ar. Poderia tornar-se um componente importante dos futuros sistemas de energia limpa? Muitos cientistas e profissionais da indústria acreditam que sim. Acende facilmente e queima com uma chama quase invisível. Ele queima de forma limpa, não produzindo dióxido de carbono. Quando o hidrogênio se combina com o oxigênio em uma célula de combustível, ele gera calor e eletricidade, tendo o vapor d'água como único subproduto. Estas características são um bom presságio para o futuro promissor do hidrogénio. No entanto, os desafios técnicos na fiabilidade dos componentes industriais e nas emissões são preocupantes. Também aqui, os testes a baixas temperaturas desempenham um papel significativo.

Fluidos de baixa temperatura
Exemplos de fluidos de baixa temperatura usados ​​pela CW incluem GNL (gás natural liquefeito, a aproximadamente -162°C), oxigênio líquido (-183°C) e argônio líquido (-186°C). Para resfriar objetos, também utiliza nitrogênio líquido. No entanto, este fluido refrigerante não é adequado para temperaturas tão baixas quanto -253°C. Neste caso, pode-se utilizar hélio líquido, pois é adequado para temperaturas tão baixas quanto -269°C.

Uma situação surpreendente
A experiência tem demonstrado que a realização dos testes de baixa temperatura acima mencionados é absolutamente necessária. Os testes de validação de projeto para válvulas geralmente revelam um grande número de defeitos de fundição, falhas nas juntas, fraturas de peças, vazamentos, etc. Mais de 60% das válvulas falham no teste, enquanto as folhas de dados da válvula afirmam que todas as peças atendem aos requisitos de PT (Pressão/Temperatura)..Esta é, obviamente, uma situação surpreendente. Isso ilustra a importância dos testes especializados. Extensos procedimentos de teste em baixa temperatura são projetados especificamente para avaliar e comprovar as capacidades dos fabricantes de válvulas e para demonstrar o desempenho funcional de novos produtos e componentes de design. Para válvulas, testes de baixa temperatura são usados ​​para confirmar a vedação da sede, taxas de emissão desorganizadas e a capacidade operacional de torque das válvulas. Durante e após o procedimento de teste, as válvulas passam por uma série de ciclos mecânicos e térmicos. Isso inclui testes à temperatura ambiente (temperatura ambiente), temperatura de projeto mais alta, temperatura de projeto mais baixa, seguido por outro teste de temperatura ambiente e, finalmente, desmontagem, durante a qual são inspecionados quaisquer danos e desgastes potenciais nas válvulas. Válvula globo criogênica de -196°C se for feito de material forjado, o caráter do material será melhor do que o material fundido.

Confusão cara
Acredito que os testes de baixa temperatura devem ser realizados o mais cedo possível, ou seja, na fábrica onde os componentes individuais são fabricados. Normalmente, os componentes individuais para aplicações industriais passam por testes de pressão antes de serem enviados ao cliente para verificar se há vazamentos. Os tipos de testes e métodos utilizados baseiam-se numa variedade de padrões diferentes, o que muitas vezes leva a uma situação confusa. Como resultado, o propósito destes testes e os resultados esperados são frequentemente mal compreendidos e mal utilizados, levando a atrasos desnecessários, custos inesperados e, em última análise, situações perigosas que poderiam ter sido evitadas se os componentes individuais fossem submetidos a testes extensivos de baixa temperatura em uma fase inicial.

Prevenção oportuna
Os testes de baixa temperatura conduzidos pelo ITIS mostram uma taxa de falha relativamente alta. Uma análise mais detalhada muitas vezes revela que os materiais básicos, componentes individuais e/ou produtos aplicados nunca foram submetidos aos testes necessários ou às condições reais. Em projeto executado pelo ITIS, um determinado tipo de válvula foi utilizado em instalações de baixa temperatura. À temperatura ambiente, estas válvulas funcionaram perfeitamente. No entanto, uma vez testada a pressão em baixas temperaturas, todas as válvulas falharam. Eles não puderam funcionar com o atuador original devido ao aumento da fragilidade e às alterações de tolerância inaceitáveis. Isto, claro, poderá ter consequências graves. Os problemas de operabilidade foram resolvidos depois que as válvulas foram equipadas com sedes diferentes e um atuador maior. No entanto, esta situação poderia ter sido totalmente evitada com testes especializados de baixa temperatura numa fase inicial, em condições reais.

Uma imagem clara
A importância de materiais e peças apropriados e totalmente personalizados não pode ser exagerada. O que os designers e fabricantes necessitam é de uma compreensão clara da utilização de um ou mais produtos que planeiam fabricar e das condições sob as quais terão de funcionar. Por exemplo, muitos fabricantes de PTFE afirmam que a sua temperatura de trabalho pode ser tão baixa quanto -200°C (-328°F) com pouco aumento na fragilidade. Eles também afirmam que o produto mantém alta resistência, tenacidade e propriedades autolubrificantes em temperaturas abaixo de -268°C (-450°F). No entanto, os testes realizados nas instalações de testes do ITIS mostram que a resistência e a flexibilidade do produto não podem ser garantidas abaixo de -200°C. Por exemplo, se for utilizado para o fabrico de assentos, pode revelar-se inadequado em certos casos, conduzindo a problemas graves. Isso prova mais uma vez que vale a pena testar precocemente em baixas temperaturas.

Teste de emissões não organizado
As emissões não organizadas são a liberação de gás ou vapor de equipamentos pressurizados devido a vazamentos e outras emissões inesperadas ou irregulares de gases (principalmente provenientes de atividades industriais). Além do custo económico das mercadorias perdidas, as emissões desorganizadas também causam poluição atmosférica e alguns vapores representam riscos potenciais para a saúde e segurança humanas. Portanto, os componentes industriais devem cumprir diversas normas e diretivas internacionais relativas à emissão de substâncias perigosas, como ISO 15848-1 (Norma Internacional), TA Luft (aplicável à Alemanha) e API (EUA). A conformidade é alcançada através de testes de fugas (de preferência na fase mais precoce possível). Mesmo novas instalações completas podem ser testadas quanto a vazamentos antes da inicialização, após a revisão ou durante períodos de desligamento. Por exemplo, na forma de testes de emissões não organizados. O teste FET é um método de detecção de vazamento altamente preciso usado para localizar e quantificar vazamentos em vários setores e aplicações.

Dicas de especialistas para evitar falhas em baixas temperaturas
1.Verifique se todas as informações sobre os materiais que você pretende utilizar em seu produto estão disponíveis. Às vezes, as sedes e vedações das válvulas são selecionadas com base nos diagramas PT (Pressão/Temperatura) fornecidos pelos fabricantes. No entanto, o desempenho do produto pode diferir quando utilizado em temperaturas ou taxas de pressão mais baixas.
2. Certifique-se de que seu produto esteja livre de poeira e/ou óleo e completamente seco antes da instalação ou teste. Em muitos casos, líquidos como água com inibidores de corrosão são usados ​​durante testes hidrostáticos. Em temperaturas mais baixas, isso pode levar a falhas.
3.Use vedações e juntas adequadas ao fluido envolvido, em conjunto com as condições específicas de temperatura das vedações e juntas.
4.Estudos mostram que os produtos nunca foram testados nas condições mencionadas nas fichas técnicas do produto (temperatura mínima/máxima) ou expostos a essas condições.
5.Obtenha os dados necessários sobre a integridade dos produtos que você utilizará e suas aplicações. Teste o produto pelo menos em condições reais (temperatura, pressão, ciclos operacionais, etc.).
6.Alguns materiais são melhor resfriados a uma taxa/duração de temperatura mínima específica para evitar falhas. Mudanças excessivas de temperatura podem causar contração ou rachaduras nos materiais.