عدد حلول الختم الموثوقة لخدمة درجات الحرارة المنخفضة في مصانع الغاز الطبيعي المسال محدود. البوليمران الرئيسيان المستخدمان حاليًا هما السدادات المجهزة بزنبرك PTFE أو موانع التسرب UHMW-PE.

التحدي المتمثل في استخدام الغاز الطبيعي المسال

يشكل تسرب الغاز الطبيعي المسال (LNG) (الغاز الطبيعي المسال) في درجات حرارة منخفضة خطورة على صحة وسلامة العمال وتشغيل المحطة. تشير المشكلات مثل السمية والبرودة والاختناق والقابلية للاشتعال والانفجار الناجم عن التوسع السريع للغاز الطبيعي المسال إلى أن الختم الموثوق به مانع للتسرب مطلوب.

قد يكون من الصعب العثور على حل ختم فعال لبيئة العمل ذات درجة الحرارة المنخفضة لمحطة الغاز الطبيعي المسال. تذكر أن النيتروجين موجود في صورة سائلة عند الضغط الجوي العادي بين - 346 درجة فهرنهايت و - 320.44 درجة فهرنهايت ، تكون نسبة تمدد السائل إلى الغاز عالية جدًا ، 1: 694 ، مما يعني أنه عندما يغلي (بدءًا من نقطة الغليان - 320.44 درجة فهرنهايت) ، سوف يتوسع إلى 694 ضعف حجمه الأصلي. إذا حدث ذلك في بيئة مغلقة ، فقد يؤدي ذلك إلى تغييرات ضغط عالية للغاية ، ويجب أن تظل معظم موانع التسرب للغاز الطبيعي المسال تعمل تحت ضغط الفراغ أو الضغط العالي للغاية.

ختم درجة حرارة منخفضة لمصنع الغاز الطبيعي المسال

تكون درجة الحرارة المتضمنة في الغاز الطبيعي المسال في الموضع الذي تفقد فيه العديد من المواد المرنة والبوليمر مرونتها وتبدأ في التصرف كمواد هشة. ستواجه بعض الأختام أيضًا تقلبات في الأبعاد مرتبطة بتغيرات درجة الحرارة ، مما يزيد من احتمال الفشل. إذا كان التقلب في درجة الحرارة دوريًا ، فستحدث مشكلات تتعلق بالإجهاد الدوري. هناك مشكلة أخرى مرتبطة بأختام التبريد الديناميكي وهي التزييت: في مثل هذه درجات الحرارة المنخفضة ، لا تعمل حلول التشحيم القياسية ببساطة.

تقتصر خيارات الختم على اثنين من بوليمرات UHMW أو PTFE ، كما أن النوابض المقاومة للتقلص ذات الاتصال الكامل ضرورية.

يمكن تصنيف كل من مادتي سترة الختم هذه على أنها PTFE وعادة ما تكون معروفة تحت الاسم التجاري Teflon أو florolon 1000. الوزن الجزيئي المرتفع للغاية PE أو UHMW ، يمكن لفلورولون 5000 التعامل مع درجات الحرارة المنخفضة في بيئة درجات الحرارة المنخفضة دون التقصف (يمكن لبعض الدرجات التعامل مع درجات الحرارة منخفضة تصل إلى - 350 درجة فهرنهايت) ، أو تستسلم بسرعة لتأثير الإجهاد الدوري. بالإضافة إلى ذلك ، فإن UHMW و PTFE عبارة عن مادة تشحيم ذاتي ، واحتكاك منخفض ، وتدعم التشغيل الجاف ، وهي مواد غير لاصقة / منزلقة. بالإضافة إلى ذلك ، يتوافق كلا المنتجين مع مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية ، بما في ذلك تلك التي قد توجد في مصانع الغاز الطبيعي المسال.

الختم النابض بالطاقة عبارة عن مجموعة مانعة للتسرب تشتمل على زنبرك نشط يفرض شفة مانعة للتسرب على سطح التزاوج لتحقيق ختم مانع للتسرب بدرجة عالية. عندما يقترن بشفة PTFE ، يعتبر تصميم الختم هذا خيارًا مثاليًا لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة التي تتضمن LNG. تضيف مشغلات الزنبرك مرونة دائمة إلى موانع التسرب وتعوض عن تآكل الشفة ، والانحراف ، واختلال الأجهزة ، و (ربما الأهم من ذلك ، عند استخدام الغاز الطبيعي المسال) الضغط الشديد والتغيرات في الأبعاد.

عندما تكون هناك درجة حرارة منخفضة وحركة ثابتة أو ترددية أو دوارة ، فإن الهندسة الموصى بها لمشغل الزنبرك هي زنبرك ملفي بسيط. ومع ذلك ، قد تتطلب الحركة المتذبذبة أو الساكنة استخدام الينابيع الصلبة. تشمل مواد الزنبرك الموصى بها 17-7 الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب ، الفولاذ المقاوم للصدأ 301/304 ، أو ، في بعض التطبيقات ، Hastelloy ، 316 الفولاذ المقاوم للصدأ ، Inconel ، أو Elgiloy.

قد يكون تصميم الختم ذو درجة الحرارة المنخفضة لمصانع الغاز الطبيعي المسال تحديًا ويجب أن يفي بمعايير الموثوقية والسلامة العالية للغاية ، ولكن السداد النشط بزنبرك PTFE هو نقطة انطلاق ممتازة.