極低温LNG環境における天然ガス部品の材料仕様規格

低温延性のための冶金学的選択

1. 設計するとき 天然ガス部品 液化天然ガス (LNG) 用途の場合、エンジニアリング上の主な課題は「冷間脆性」を防ぐことです。標準的な炭素鋼は、LNG 沸点 -162°C をはるかに超える温度で延性から脆性への転移を起こします。したがって、 極低温天然ガスサービス用の金属の選択 オーステナイト系ステンレス鋼や 9% ニッケル鋼など、面心立方 (FCC) 格子構造を持つ材料が必要です。
2. 共通指定 LNGバルブ用ステンレス鋼グレード ASTM A351 CF8M および CF3M が含まれます。これらのグレードは、-196°C という低温でも高いシャルピー V ノッチ衝撃靱性を維持し、圧力を含む部品が動作ストレス下で壊滅的なへき開破壊を起こさないようにします。
3. 頑丈な配管インフラストラクチャ向け、 低温炭素鋼とステンレス鋼の比較 比較の結果、エンジニアは中程度の低温に対して ASTM A333 グレード 6 を指定することがよくありますが、真の極低温 LNG の取り扱いでは、オーステナイト相を安定化させるクロムニッケル含有量により、AISI 304/304L および 316/316L が引き続きベンチマークとなります。

-162°C での密閉性と漏出ガス制御

1. の 天然ガス用極低温シール材 ポリマーの高い熱収縮係数を克服する必要があります。従来のエラストマーは、ガラス転移温度 (Tg) に達すると機能しなくなります。その結果、 天然ガス部品 ガスケットやバルブシートなどには、液体状態の温度でシールを維持するために、ガラスまたは炭素繊維で強化された PCTFE (ポリクロロトリフルオロエチレン) または変性 PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) が使用されています。
2. 漏洩排出は、LNG 基地における重大な懸念事項です。高い整合性 LNG コンポーネントの漏洩基準 ISO 15848-1 によって管理されます。クラス A の気密性を達成するために、コンポーネントには多くの場合、皿ばねを使用してステムシールに一定の圧力を加え、ステムシールの熱収縮を補償する「活荷重」パッキンシステムが組み込まれています。 天然ガス部品 クールダウンサイクル中。
3. LNG部品のシール不良を防ぐ方法 極低温バルブの拡張ボンネット (蒸気柱) の使用が含まれます。この設計により、液体 LNG とシール グランドの間にガス バッファーが維持され、シール界面に損傷を与える可能性のある氷の形成が防止されるため、ステム パッキングが周囲温度で動作することが可能になります。

極低温合金の物性解析

1. の mechanical reliability of 天然ガス部品 極端な温度での厳密な応力-ひずみ解析によって検証されます。この材料は、破壊に耐えるだけでなく、高圧ポンプ システムの内圧に耐えるために比降伏強度 (通常 316L の場合 205 MPa) を維持する必要があります。
2. 極低温材料特性の技術比較:

精密工学および表面仕上げ規格

1. 表面形態は、 LNG レギュレーターと付属品の寿命 。あ ガスシール用Ra表面仕上げ 金属間の界面の気密性を確保するには、0.4 ～ 0.8 マイクロメートルの厚さが必要です。精密機械加工により、急激な膨張と収縮の際に疲労破壊を引き起こす可能性のある局所的な応力上昇を防ぎます。 天然ガス部品 .
2. 会うために ASME B31.3 極低温配管規定 、すべて 天然ガス部品 染料浸透検査 (DPI) や放射線検査 (RT) などの非破壊検査 (NDT) を受ける必要があります。これにより、鋳造または鍛造された粒子構造には、ピークシェービング LNG 施設に特有の極低温から周囲温度への熱サイクル下で膨張する可能性のある微細な介在物が含まれないことが保証されます。
3. 理解する LNG部品の耐食性 これには、大気中の結露の影響を分析することが含まれます。極低温部品は「着氷」しやすいため、沿岸の LNG 輸出入ハブに設置される場合は、塩化物誘起応力腐食割れ (CSCC) に耐える必要があり、合金の選択には高い耐孔食性等価数 (PREN) が必要です。

エンジニアリングに関するよくある質問

1. LNG バルブ本体の最も一般的な材質は何ですか? ASTM A351 CF8M (316 ステンレス鋼) は、-196°C での優れた衝撃強度により業界標準です。
2. なぜ炭素鋼はLNGに使えないのでしょうか？ 炭素鋼は-29℃以下で「冷間脆化」が起こり、靭性を失い、衝撃を受けるとガラスのように砕けます。
3. PCTFE とは何ですか?なぜ LNG に使用されるのですか? PCTFE は、極低温での機械的特性と寸法安定性が PTFE よりも優れているため、バルブシートに使用される特殊なフッ素ポリマーです。
4. 延長されたボンネットは LNG バルブでどのように機能しますか? のy provide a vertical gas column that allows the packing to stay warm, preventing the seal from freezing and failing.
5. 極低温天然ガスコンポーネントにはどのような NDT が必要ですか? 内部および外部の構造の完全性を確認するために、視覚試験、染料浸透試験、および放射線透過試験が標準となっています。

技術参考資料

1. ASME B31.3: 極低温流体取り扱いのためのプロセス配管規定。
2. NACE MR0175/ISO 15156: 石油およびガス生産における H2S 含有環境で使用するための材料。
3. ISO 28921-1: 工業用バルブ - 低温用途向けの遮断バルブ。