Nello stoccaggio e nel trasporto del GNL, i fluidi vengono mantenuti a -162 gradi per lunghi periodi. Questa condizione criogenica richiede progettazioni di valvole specializzate. Per le valvole a sfera criogeniche, i coperchi estesi non sono ridondanti ma una soluzione tecnica necessaria per garantire affidabilità di tenuta, stabilità termica e sicurezza operativa. Questo progetto è imposto da standard internazionali come API 624 e BS 6364 come requisito fondamentale per il funzionamento sicuro del sistema GNL. Le ragioni specifiche sono le seguenti.
I. Isolare le basse temperature per garantire prestazioni di tenuta
La baderna è il cuore del sistema di tenuta dinamica di una valvola. L'imballaggio convenzionale perde elasticità a -162 gradi, non riuscendo a sigillare saldamente lo stelo e causando perdite. Nel frattempo, l'umidità presente nell'aria si condensa e si congela nella scatola di imballaggio. I cristalli di ghiaccio possono rigare la baderna e grippare lo stelo, bloccando il funzionamento della valvola.
I coperchi estesi risolvono questo problema allungando il collo per sollevare la scatola di imballaggio lontano dai mezzi criogenici. Il collo funge da barriera termica, riducendo il trasferimento di calore verso l'alto e mantenendo la scatola di imballaggio al di sopra di 0 gradi. Ciò preserva l'elasticità della baderna, previene la formazione di ghiaccio, garantisce una rotazione regolare dello stelo e mantiene le prestazioni di tenuta dinamica in linea con gli standard sulle basse-emissioni.
II. Fornire spazio per l'isolamento per ridurre al minimo l'ingresso di calore
Il GNL ha un basso calore di vaporizzazione. Anche un piccolo ingresso di calore può provocarne la vaporizzazione, espandendosi circa 600 volte e aumentando la pressione della tubazione. Le valvole convenzionali non hanno spazio per l'isolamento, con conseguente perdita di calore attraverso il corpo valvola. I cofani estesi offrono ampio spazio per spessi strati isolanti attorno al collo, formando una barriera termica continua.
Questa barriera blocca il calore esterno, riduce la vaporizzazione del GNL e stabilizza la pressione della tubazione. La superficie esterna dell'isolamento rimane vicina alla temperatura ambiente, prevenendo la formazione di ghiaccio sulle valvole che potrebbe causare congelamento all'operatore ed evitando danni dovuti alla caduta di ghiaccio.
III. Abilita l'isolamento fisico per migliorare la sicurezza operativa
Il GNL è infiammabile ed esplosivo. Le perdite comportano rischi importanti. Le valvole convenzionali posizionano i meccanismi operativi vicino a zone criogeniche, consentendo al gas vaporizzato di raggiungere rapidamente gli operatori in caso di perdite. I cofani estesi creano separazione fisica, mantenendo maniglie e attuatori a distanza di sicurezza dalle aree pericolose. Anche in caso di perdite minori, il gas si diffonde e si diluisce nel collo esteso, abbassando i livelli di gas infiammabile nella posizione dell'operatore.
Per la manutenzione, le valvole GNL si trovano spesso in spazi ristretti come celle frigorifere. I cofani estesi posizionano i premistoppa e gli ingrassatori all'esterno dell'isolamento, consentendo la manutenzione ordinaria senza rimuovere l'isolamento-riducendo le difficoltà operative e i costi. Questo design soddisfa anche i requisiti di altezza operativa della norma BS 6364 per il funzionamento sicuro della valvola.
IV. Rispettare gli standard e le specifiche di progettazione
La lunghezza estesa del cofano deve seguire standard rigorosi. Secondo BS 6364, la lunghezza del collo è maggiore o uguale a 250 mm per valvole inferiori o uguali a DN100 e maggiore o uguale a 300 mm per valvole più grandi. Queste dimensioni sono validate termicamente per mantenere la scatola di imballaggio al di sopra di 5 gradi a -196 gradi. Lo spessore della parete del collo richiede anche controlli della resistenza criogenica per prevenire cricche da stress termico.
I materiali devono corrispondere alla tenacità criogenica del corpo della valvola, come l'acciaio al carbonio ASTM A350 LF2 o l'acciaio inossidabile ASTM A182 F304, per evitare fratture fragili. Le connessioni dal collo-al-cofano utilizzano la forgiatura integrale o la saldatura a-penetrazione completa per eliminare i ponti termici dalle flange, migliorando le prestazioni di isolamento.
Gli standard del settore impongono coperchi estesi per le valvole a sfera criogeniche di GNL. L'API 624 li richiede e test di tenuta criogenica a -196 gradi. GB/T 24924-2020 stabilisce anche regole per la lunghezza del collo e la temperatura della scatola di imballaggio. Questi standard garantiscono coerenza tecnica e sicurezza lungo tutta la catena di approvvigionamento del GNL.
I coperchi estesi sulle valvole a sfera criogeniche rappresentano una soluzione sistematica per la natura criogenica, infiammabile e vaporizzabile del GNL. Garantiscono la tenuta tramite isolamento termico, consentono l'isolamento per la ritenzione del calore e migliorano la sicurezza attraverso la separazione fisica-rispettando rigorosi standard di settore. Questo design è essenziale per il funzionamento della valvola nel servizio criogenico e un must per il funzionamento sicuro del sistema GNL.
