液化天然气设备的材料,包括生产、储存、运输、汽化过程所涉及到的所有材料。按材料特性分为金属、合金和非金属材料。金属材料主要包括奥氏体不锈钢、质量分数为9%Ni钢、质量分数为36%Ni钢,铝合金、有色金属(如铜等);非金属材料包括玻璃钢、珠光砂、吸附剂、橡胶、聚合物等。按是否直接接触可分为直接接触LNG的材料和非直接接触的材料。由于液化天然气温度很低(-162℃),因此用于与LNG接触的材料应当验证其抵抗低温脆性断裂性能。
与LNG直接接触的主要材料及其一般应用列于表6-49。其中,石棉不宜用于新装置中。斯太立特硬质合金(Stellite)的主要成分是w(Co)=55%,w(Cr)=33%,w(W)=10%,w(C)=2%。用于低温状态但不与LNG直接接触的主要材料及其一般应用列于表6-50。
表6-49 与LNG直接接触的主要材料及其一般应用
(续)
表6-50 用于低温状态但不与LNG直接接触的主要材料及其一般应用
(www.xing528.com)
一般材料的应用情况如下:
1)由于铜、黄铜和铝的熔点低,且遇到溢出的LNG着火时将失效,因此倾向于使用不锈钢或镍的质量分数为9%的钢材。铝材常用于换热器,液化装置的管式、板式换热器使用冷箱(钢制)加以保护;铝材还可用于内罐的吊顶。经过特别设计用于液态氧或液态氮的设备,通常也适用于LNG处于较高的压力和温度条件下正常操作的设备,能够承受降压情况下液体温度的下降。用于LNG设施的大多数低温深冷装置,将承受从周围环境温度到LNG温度的快速冷却。在此冷却过程中产生的温度梯度将产生热应力,该热应力是瞬态的、周期性的,而且其值在与LNG直接接触的容器壁为最大。这种应力随着材料厚度的增加而增加。当其厚度超过约10mm时,应力值将很大。对于一些特殊的临界点,临界应力或冲击应力可以应用公认的方法进行计算,并用于脆性断裂的检验。可用于同LNG接触的材料。
2)低温容器内胆的结构材料必须保证在低温下足够的力学性能,即必须强度高、抗冲击性能好。因此,往往选用奥氏体不锈钢(如0Cr18Ni9Ti)、铝合金(如防锈铝)、铜合金(如纯铜)等。液化天然气的内容器还可用质量分数为9%镍钢。液氟容器的内胆则用蒙乃尔合金或不锈钢。由于内胆材料价格较贵,因而在内胆设计时,应在强度及安全性允许的条件下,尽可能采用薄的壳体,以减少容器成本及降低预冷损耗。
3)内罐用于储存低温液体,按使用温度、介质性质及经济合理性,选用相应低温钢。考虑到该罐一旦泄漏造成的危害极大,选用钢材时可参考GB3531《低温压力容器用低合金钢钢板》。
4)外罐用材料根据罐的特性而定,普通型用碳钢即可。特殊型一旦泄漏,难以及时将液体排出,造成极大的损失或重大事故,必须采用与内罐同等的材料。低温容器的外壳一般可选用价廉的碳钢(如16MnR等)。
5)连接内外壳体的管道等构件,常用热导率低的不锈钢、蒙乃尔合金等。低温储槽设计中常遇到管道问题。管道用于连接内胆与外界环境,用于储槽的液体充注,排液或排气等。因而设计的管道应采用薄壁且尽量长些,以减少沿管道从外界导入内胆的热量;此外,管道从内胆穿过绝热夹套从外壳引出,由于使用中内胆的冷收缩,因而管道内必须设置挠性连接;若管子在真空夹套中设置成盘管,则既可增加管道长度,又可起到伸缩补偿作用。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。