Medžiagų vadovas SGD ir kriogeninėms reikmėms

Suskystintų gamtinių dujų (SGD) ir kriogeninės sistemos veikia esant žemai temperatūrai iki –196 laipsnio (–321 laipsnio F) - pakankamai šalta, kad įprastas anglinis plienas būtų trapus ir pavojingas. Tinkamos medžiagos pasirinkimas nėra pirmenybė; tai yra saugos reikalavimas. Austenitinis nerūdijantis plienas ir didelio -nikelio lydiniai išlaiko išskirtinį tvirtumą esant tokioms ekstremalioms temperatūroms, todėl juos pasirenkama medžiaga visoje SGD vertės grandinėje: skystinimo įrenginiuose, saugyklose, kriogeniniuose vamzdynuose, pakartotinio dujinimo terminaluose ir plūduriuojančiuose SGD (FLNG) induose.

Material Guide for LNG and Cryogenic Applications

Šiame vadove inžinieriams, pirkimų komandoms ir projektų vadovams pateikiama glausta nuoroda apie plačiausiai nurodytas nerūdijančio plieno ir nikelio lydinių klases SGD ir kriogeninėse paslaugose -, apimančios pagrindines mechanines savybes, taikomus standartus ir tipines taikymo sritis.

Nukritus temperatūrai, anglies ir mažai legiruoto Žemiau DBT taško -, kuris įprastam angliniam plienui gali siekti net 0 laipsnio -, smūgio energija smarkiai sumažėja, o medžiaga gali lūžti be įspėjimo. Šis reiškinys yra atsakingas už katastrofiškas istorines nesėkmes, įskaitant 1919 m. Melasos katastrofą, kai šaltu oru plyšo didelis plieninis bakas ir žuvo 21 žmogus.

Austenitiniame nerūdijančiame pliene yra paviršinių -centrinių kubinių (FCC) kristalinių struktūrų, kurios nepasižymi plastišku-į-trapiu perėjimu. Jų tvirtumas iš tikrųjų pagerėja, kai temperatūra mažėja, todėl kriogeninei priežiūrai jie privalomi pagal tokius kodus kaip ASME B31.3 ir EN 13480.

304L (UNS S30403): Plačiausiai naudojamas kriogeninis nerūdijantis plienas. „L“ reiškia mažą anglies kiekį (Mažiau arba lygu 0,03 %), o tai apsaugo nuo įjautrinimo suvirinimo metu - yra esminis suvirintų SGD vamzdynų ir laikymo sistemų reikalavimas. Minimalus tempiamasis stipris yra 485 MPa, o Charpy smūgio vertė išlieka didesnė nei 100 J esant –196 laipsnių.

316L (UNS S31603): Pridedama 2–3 % molibdeno, kad būtų padidintas atsparumas duobėms ir plyšinei korozijai, todėl jis yra tinkamiausias pasirinkimas SGD platformoms jūroje, pakrantės terminalams ir bet kuriai aplinkai, kurioje kelia susirūpinimą chlorido poveikis. Tipinė takumo riba yra mažiausiai 170 MPa kambario temperatūroje, didėja esant žemesnei temperatūrai.

321 klasė(titano -stabilizuotas) ir347(niobio{0}}stabilizuotas) yra skirtos paslaugoms, kuriose kriogeninis poveikis derinamas su padidintos-temperatūros ciklais -, pvz., šilumokaičiai, kurie svyruoja tarp suskystinimo temperatūros ir proceso temperatūros. Stabilizuojantys elementai suriša anglį, užkerta kelią chromo karbido nusodinimui ties grūdelių ribomis ir išsaugo atsparumą korozijai plačiuose temperatūrų diapazonuose.

Kur korozijos sąlygos yra agresyvesnės -, pvz., rūgščių dujų apdorojimas, rūgščiųjų medžiagų apdorojimas arba jūros vanduo-suvilgyti FLNG komponentai - aukšto-nikelio lydiniai užtikrina puikų našumą, kurio negali prilygti vien austenitinis nerūdijantis plienas.

825 lydinysSudėtyje yra 38–46 % nikelio, 19,5–23,5 % chromo, 2,5–3,5 % molibdeno ir vario, užtikrinančių puikų atsparumą tiek oksiduojančioms, tiek redukuojančioms rūgštims. Jis plačiai naudojamas SGD apdorojimo įrangai, veikiamai H₂S ir CO₂, atitinkančios ASTM B424 (plokštelė) ir ASTM B425 (baras). Jo atsparumo įdubimams ekvivalentinis skaičius (PREN) paprastai viršija 30, o tai gerokai viršija standartinį 316 l.

Kurių sudėtyje yra daugiau nei 58 % nikelio, 20–23 % chromo ir 8–10 % molibdeno,625 lydinysyra standartinė medžiaga lankstiems stovams ir FLNG korpusų apdailai. Jo tempiamasis stipris viršija 830 MPa atkaitintoje būsenoje ir išlaiko visą lankstumą esant –196 laipsnių. Lydinys 625 atitinka ASTM B443 (plokštelė) ir ASTM B446 (stypas / strypas), taip pat yra kvalifikuotas pagal NACE MR0175/ISO 15156 rūgščiam aptarnavimui.

600 lydinyssuteikia didelį nikelio{0}}chromo derinį (didesnis arba lygus 72 % Ni, 14–17 % Cr) ir puikų atsparumą įtempių korozijos įtrūkimams (SCC) kriogeniniuose šilumokaičiuose ir šaldymo dėžėse. Jis nurodytas ASTM B166 (baras) ir ASTM B168 (plokštė) ir išlieka šalto-dėžutės korpuso-ir

Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamos dažniausiai nurodytos klasės, jų minimali eksploatavimo temperatūra, taikomi standartai, nikelio kiekis ir pagrindinis panaudojimas.

Įvertinimas	Minimali temperatūra (laipsnis)	Raktų standartas	Ni turinys	Pirminis taikymas
304L	-196 laipsnių	ASTM A240 / A182	8–12 %	SGD rezervuarai, vamzdynai, konstrukciniai
316L	-196 laipsnių	ASTM A240 / A276	10–14 %	Jūrų SGD, proceso vamzdynai
321	-196 laipsnių	ASTM A240 / A182	9–12 %	Aukšta-temp + dviguba krio paslauga
347	-196 laipsnių	ASTM A240 / A182	9–13 %	Stabilizuotas krio vamzdynas
825 lydinys	-196 laipsnių	ASTM B424 / B425	38–46 %	SGD, rūgštinės dujos
625 lydinys	-196 laipsnių	ASTM B443 / B446	Didesnis arba lygus 58 %	Lankstūs stovai, FLNG
600 lydinys	-196 laipsnių	ASTM B166 / B168	Didesnis arba lygus 72 %	Šilumokaičiai, šaldymo dėžės
9% Ni plieno	-196 laipsnių	ASTM A553 I tipas	9 %	SGD talpyklos korpusas

1 lentelė. Nerūdijančio plieno ir nikelio lydinių klasės, skirtos SGD ir kriogeninėms reikmėms.

Nurodydami medžiagas SGD arba kriogeninėms paslaugoms, inžinieriai turėtų įvertinti šiuos veiksnius:

Key Material Selection Criteria

Projektinė temperatūra: patikrinkite, ar pasirinkta klasė palaiko tinkamą Charpy smūgio energiją (paprastai didesnę arba lygi 27 J vienam ASME) esant minimaliai projektinei temperatūrai.

Korozijos aplinka: chloridų-ar rūgščių{1}}dujų aplinkai reikia aukštesnių- legiruotų rūšių, pvz., 316L, 825 lydinio arba 625 lydinio.

Suvirinamumas: mažai-anglies ("L") arba stabilizuotos klasės apsaugo nuo jautrumo. Visos kriogeninės suvirinimo siūlės turi būti atkaitintos tirpalu, jei įmanoma.

Taikomi kodai: ASME VIII Div{0}}, ASME B31.3 IX skyrius (žemos temperatūros vamzdynai), EN 13458 (statiniai kriogeniniai indai) ir IGC kodas (SGD laivams) nurodo leistinas medžiagas.

Produkto forma: plokštės, vamzdžiai, strypai, jungiamosios detalės ir kaltiniai gaminiai turi atitikti atitinkamas ASTM / ASME SB/SA specifikacijas.

Nerūdijančio plieno ir nikelio lydiniai atsiranda visoje SGD vertės grandinėje:

SGD talpyklos: Vidiniai korpusai iš 9 % nikelio plieno (ASTM A553) arba 304L nerūdijančio plieno; atraminės konstrukcijos ir vamzdynai 304L / 316L.

Kriogeniniai vamzdynai ir vamzdynų sistemos: 10S–80S vamzdis 304L / 316L pagal ASME B36.19; jungiamosios detalės pagal ASTM A403.

Šilumokaičiai ir šaldymo dėžės: 321, 347 arba 600 lydinio vamzdžiai, antgaliai ir apvalkalo komponentai, priklausomai nuo temperatūros ciklo veikimo.

Siurbliai, vožtuvai ir prietaisai: liejiniai CF-3M (316L ekvivalentas) arba CF-8M; 625 lydinio apdaila aukšto slėgio kriogeniniams vožtuvams.

FLNG ir SGD konstrukcijos atviroje jūroje: 625 arba 316 l lydinio deniai, lankstūs stovai ir purškimo{0}}aušinimo vamzdynai.

ASTM A240 / ASME SA-240 - Nerūdijančio plieno plokštės, lakštai ir juostos

ASTM A276 / A479 / ASME SA-479 - Nerūdijančio plieno strypas ir formos

ASTM A182 / ASME SA-182 - Kaltiniai nerūdijančio plieno flanšai ir jungiamosios detalės

ASTM A403 / ASME SA-403 - Kaltytos nerūdijančio plieno vamzdynų jungiamosios detalės

ASTM B424 / B443 / B166 - Nikelio lydinio plokštė (825, 625, 600 lydinys)

ASTM B425 / B446 / B166 - Nikelio lydinio strypas (825, 625, 600 lydinys)

ASME B31.3 IX skyrius - Kriogeninio vamzdyno projektavimas

LT 13458 - Statiniai kriogeniniai slėginiai indai

NACE MR0175 / ISO 15156 - Sour-paslaugų kvalifikacija

Kiekvienas reikšmingas sprendimas turi būti patvirtintas pagal taikomą ASME, ASTM, EN arba klasifikacinės bendrovės standartą ir patikrintas naudojant smūgio bandymo duomenis esant minimaliai projektinei temperatūrai. Kai kyla abejonių,pasikonsultuokite su JN tiekėju.