李金城 
近年來，對(duì)液化天然氣的需求不斷增加，導(dǎo)致世界各地項(xiàng)目的低溫閥門測(cè)試呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。盡管在設(shè)計(jì)、工程、制造和測(cè)試方面有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但在低溫下使用的各種產(chǎn)品都未能通過實(shí)用性測(cè)試。在盡可能低的溫度下及時(shí)進(jìn)行低溫試驗(yàn)?253°C是這個(gè)問題的答案。
液化天然氣（LNG）是一種相對(duì)較新的產(chǎn)品，對(duì)于大多數(shù)安裝部件（例如閥門），適用的標(biāo)準(zhǔn)說明了如何設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試這些部件。但是，對(duì)于許多部件，沒有關(guān)于低溫條件下使用的標(biāo)準(zhǔn)可用或集成。由于液化天然氣的危險(xiǎn)性質(zhì)，在不了解其功能的情況下安裝組件可能導(dǎo)致設(shè)備故障，導(dǎo)致極端危險(xiǎn)的情況。不用說，可靠的安裝、安裝部件和其他設(shè)備至關(guān)重要。這就需要由專家進(jìn)行有關(guān)可靠性、耐久性、功能性和安全性的細(xì)致和廣泛的低溫試驗(yàn)程序。
氫氣：新的液化天然氣？
氫是最小的分子，是無(wú)色無(wú)味的氣體，其蒸汽比空氣輕，能成為未來清潔能源系統(tǒng)的主要組成部分嗎？許多科學(xué)家和工業(yè)界都這么認(rèn)為。它很容易點(diǎn)燃，并以幾乎看不見的火焰燃燒。它是清潔燃燒，不產(chǎn)生二氧化碳。當(dāng)氫與燃料電池中的氧結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生熱量和電能，副產(chǎn)品只有水蒸氣。這些特性預(yù)示著氫的光明前景。然而，在工業(yè)部件及其應(yīng)用的可靠性和排放方面可能存在的技術(shù)挑戰(zhàn)令人擔(dān)憂。在這里，低溫試驗(yàn)也扮演著重要的角色。
低溫流體
ITIS使用的低溫流體示例為LNG（液化天然氣，溫度約為?液態(tài)氧（-183℃）和液態(tài)氬（-186℃）。位于荷蘭南部的該公司還被要求定期測(cè)試適用于液態(tài)氫（-253℃）的產(chǎn)品。為了冷卻物體，它也使用液氮。但是，這種冷卻液不適用于-253°C的溫度。在這種情況下，可以使用液氦，因?yàn)樗m用于低至-253°C的溫度?269攝氏度。
震撼的局面
經(jīng)驗(yàn)表明，進(jìn)行上述低溫試驗(yàn)是完全必要的。閥門的設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)大量鑄造缺陷、墊片故障、零件斷裂、泄漏等。超過60%的閥門未通過測(cè)試，而閥門數(shù)據(jù)表聲稱所有零件均符合PT（壓力/溫度）要求。當(dāng)然，這是一個(gè)令人震驚的情況。它說明了專家測(cè)試的重要性。廣泛的低溫測(cè)試程序?qū)ｉT設(shè)計(jì)用于評(píng)估和證明閥門制造商的能力，以及演示新設(shè)計(jì)產(chǎn)品和部件的功能性能。對(duì)于閥門，采用低溫試驗(yàn)來確認(rèn)閥座密封、無(wú)組織排放率和閥門的操作扭矩能力。在測(cè)試程序期間和之后，閥門都會(huì)經(jīng)歷一系列的機(jī)械和熱循環(huán)。這些包括在RT（室溫）、較高設(shè)計(jì)溫度、較低設(shè)計(jì)溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，然后進(jìn)行另一次RT試驗(yàn)，最后進(jìn)行拆卸，在此過程中檢查閥門是否存在任何潛在損壞以及磨損。
代價(jià)高昂的混亂
我認(rèn)為低溫試驗(yàn)應(yīng)盡早進(jìn)行，即在制造單個(gè)部件的工廠進(jìn)行。通常情況下，用于工業(yè)應(yīng)用的單個(gè)部件在運(yùn)送至客戶之前都要進(jìn)行壓力測(cè)試，以檢查是否存在泄漏。所采用的測(cè)試類型和方法基于多種不同的標(biāo)準(zhǔn)，這通常會(huì)導(dǎo)致混亂的情況。因此，這些試驗(yàn)的目的以及預(yù)期結(jié)果經(jīng)常被誤解和誤用，造成不必要的延誤、意外成本，最后，如果在早期階段將單個(gè)部件提交到廣泛的低溫試驗(yàn)中，本可以避免的危險(xiǎn)情況。
及時(shí)預(yù)防
ITIS進(jìn)行的低溫試驗(yàn)顯示，故障率相對(duì)較高。更仔細(xì)的分析往往表明，應(yīng)用的基本材料、單個(gè)組件和/或產(chǎn)品從未經(jīng)過必要的測(cè)試或?qū)嶋H條件。在ITIS執(zhí)行的一個(gè)項(xiàng)目中，某一類型的閥門已用于低溫裝置。在室溫下，這些閥門的性能是完美的。然而，一旦在低溫下進(jìn)行壓力測(cè)試，所有閥門都失效。由于脆性增加和不可接受的公差變化，它們不可能與原始執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起工作。當(dāng)然，這可能會(huì)產(chǎn)生一些嚴(yán)重后果。在閥門配備了不同的閥座和更大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，可操作性問題就解決了。但是，在實(shí)際條件下的早期階段進(jìn)行專家低溫試驗(yàn)完全可以避免這種情況。
清晰的畫面
適當(dāng)和完全定制的材料和零件的重要性怎么估計(jì)也不為過。設(shè)計(jì)師和制造商所需要的只是清楚地了解他們計(jì)劃制造的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的用途，以及他們最終必須執(zhí)行的條件。例如，許多PTFE制造商聲稱其工作溫度可低至-200°C（-328°F），脆性幾乎沒有增加。他們還聲稱，該產(chǎn)品在低于-268°C（-450°F）的溫度下保持高強(qiáng)度、韌性和自潤(rùn)滑性。然而，在ITIS測(cè)試設(shè)施進(jìn)行的測(cè)試表明，在低于-200°C的溫度下，產(chǎn)品的強(qiáng)度和靈活性無(wú)法得到保證。例如，如果用于座椅制造，在某些情況下可能被證明是不合適的，從而導(dǎo)致嚴(yán)重問題的情況。這再一次證明了早期低溫測(cè)試是值得的。
無(wú)組織排放試驗(yàn)
無(wú)組織排放是由于泄漏和其他非預(yù)期或不規(guī)則的氣體排放（主要來自工業(yè)活動(dòng)）而導(dǎo)致的加壓設(shè)備的氣體或蒸汽排放。除了損失商品的經(jīng)濟(jì)成本外，無(wú)組織排放還造成空氣污染，一些蒸汽對(duì)人類健康和安全構(gòu)成潛在危害。因此，工業(yè)部件必須符合許多關(guān)于危險(xiǎn)物質(zhì)排放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和指令，如ISO 15848-1（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）、TA Luft（適用于德國(guó)）和API（美國(guó)）。通過進(jìn)行泄漏試驗(yàn)（最好是在盡可能早的階段）來實(shí)現(xiàn)合規(guī)性。甚至可以在啟動(dòng)前、大修后或停機(jī)期間對(duì)新建的完整裝置進(jìn)行早期泄漏測(cè)試。例如，以無(wú)組織排放試驗(yàn)的形式。FET測(cè)試是一種高度精確的泄漏檢測(cè)手段，用于在各種行業(yè)和應(yīng)用中定位和量化泄漏。
一些專家提示防止低溫條件下發(fā)生故障
檢查您打算用于產(chǎn)品的材料的所有信息是否可用。有時(shí)根據(jù)制造商提供的PT（壓力/溫度）圖選擇閥座和密封件。然而，當(dāng)在較低的溫度或壓力速率下使用時(shí)，產(chǎn)品的性能可能會(huì)有所不同。
確保您的產(chǎn)品沒有灰塵和/或油，并且在安裝或測(cè)試之前完全干燥。在許多情況下，在靜水壓試驗(yàn)期間使用液體，如帶有緩蝕劑的水。在較低溫度下，這可能導(dǎo)致故障。
使用適用于所涉及流體的密封件和墊片，并結(jié)合使用密封件和墊片的特定溫度條件。
研究表明，產(chǎn)品從未在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中提到的條件（最低/最高溫度）下或暴露在該條件下進(jìn)行測(cè)試。
獲取有關(guān)您將要使用的產(chǎn)品的完整性及其應(yīng)用的必要數(shù)據(jù)。至少在實(shí)際條件下（溫度、壓力、運(yùn)行周期等）測(cè)試產(chǎn)品。
一些材料最好冷卻到特定的最低溫度速率/持續(xù)時(shí)間，以防止故障。溫度變化過大可能導(dǎo)致材料收縮或開裂。
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