LNG 用極低温ボールバルブの選択: 拡張ボンネット、シート材料およびテスト

標準的な工業用ボールバルブは周囲温度で確実に動作しますが、それでも LNG サービスには適していません。

液化天然ガスは、通常 -162°C 近くの極低温で取り扱われます。このような条件下では、バルブ本体の材料、シート、シール、パッキン システム、および寸法クリアランスは、室温での同じコンポーネントとは大きく異なる動作をする可能性があります。

このため、
LNG用極低温ボールバルブ
完全なバルブを、より長いステムを備えた従来のボールバルブとして扱うのではなく、低温圧力保持システムとして評価する必要があります。

LNG バルブを調達する場合、バイヤーと EPC 請負業者は、発注書を発行する前に、低温材料の靭性、拡張ボンネット設計、極低温シート材料、キャビティ圧力リリーフ、操作トルク、バルブの向き、および必要な低温試験手順を確認する必要があります。

この記事では、特に LNG ボールバルブの選択と調達に焦点を当てます。極低温バルブの構造と規格のより広範な概要については、以下を参照してください。
LNG 用極低温バルブ: 設計と規格.

1. LNG ボールバルブに専用の極低温設計が必要な理由

基本的な動作原理は引き続きよく知られています。ボールは開位置と閉位置の間で約 90 度回転します。

ただし、バルブを LNG 隔離バルブとして使用する場合、設計要件は大幅に変わります。

2. 低温材料の靭性は材料名よりも優先されます

LNG サービスの場合、最初の重要な質問は、単にバルブがステンレス鋼かどうかということではありません。

圧力がかかるコンポーネントは、指定された最低設計温度で適切な靭性を維持する必要があります。

一部の金属材料は、温度が低下すると延性が著しく低下します。バルブ本体の材料が十分な低温靱性を保持していない場合、衝撃荷重、配管応力、または局所的な応力集中により、脆性破壊のリスクが高まる可能性があります。

LNGボールバルブ用オーステナイト系ステンレス鋼

304、304L、316、316L などのオーステナイト系ステンレス鋼は、一般に極低温条件下でも有用な靭性を保持するため、低温システムでの使用が一般的に考慮されています。

ただし、極低温ボールバルブのサプライヤーは、正確な ASTM 鋳造または鍛造グレード、最低設計温度、圧力定格、およびプロジェクトの材料要件を確認する必要があります。

低温炭素鋼

低温炭素鋼は、認定された衝撃特性と許容温度範囲がプロジェクトの要件を満たしている場合、特定の低温用途に適しています。

これらは、LNG サービス用のオーステナイト系ステンレス鋼と自動的に同等のものとして扱われるべきではありません。

ボール、ステム、ボンネット、ボルト締め

バルブ本体は低温システムの一部にすぎません。

ボール、ステム、グランド、ボンネットコンポーネント、ボルト締め、その他の圧力関連部品も熱収縮に対応する必要があります。

材質が異なれば収縮率も異なる可能性があるため、コールドサービスではシートのプリロード、ステムクリアランス、操作トルクが変化する可能性があります。

3. 拡張ボンネット極低温ボールバルブが使用される理由

拡張されたボンネットは、LNG 極低温ボールバルブの最も顕著な特徴の 1 つです。

その目的は、単にバルブの全高を高くすることではありません。

延長により、極低温プロセス流体とステムパッキン、グランドおよび操作機構の間の距離が増加します。

これにより、梱包エリアが最も低温の温度ゾーンに直接さらされることが減り、パイプライン断熱材の上に設置スペースが確保されます。

延長されたボンネットの高さはプロジェクトに一致する必要があります

すべての LNG ボールバルブに適した普遍的な延長長さはありません。

必要な高さは以下によって異なります。

• 最低動作温度および設計温度。
• パイプラインの断熱材の厚さ。
• バルブのサイズと圧力クラス。
• ステムパッキン設計。
• 手動または自動操作。
• 取り付け方向。
• メンテナンスクリアランス。

LNG EPC 調達の場合、製造前に承認された GA 図面にボンネットの延長寸法を明確に示す必要があります。

4.極低温シート材料: PCTFE、PTFE、RPTFE、PEEKまたは金属シート

シートの選択は、LNG ボールバルブエンジニアリングの最も重要な部分の 1 つです。

周囲温度で正しく密閉されるシートは、LNG 温度まで冷却されると収縮、硬化、または接触応力が変化する可能性があります。

これが、購入者が探している理由です。
PCTFEシート極低温ボールバルブ
または、別の低温シート構成では、材料特性と実際のシート形状の両方を評価する必要があります。

5. 熱収縮によるシートのプリロードと作動トルクの変化

バルブが冷却されると、ボディ、ボール、ステム、シートは必ずしも同じ速度で収縮するとは限りません。

この寸法変化により、ボールとシートの間の接触圧力が変化します。

設計が熱収縮を適切に補償しない場合、バルブの漏れが増加したり、過度のシート荷重が発生したりする可能性があります。

過剰な負荷も、離脱トルクとアクチュエータの要求を増加させる可能性があります。

したがって、作動する極低温ボールバルブの場合、アクチュエータのサイジングでは、室温でのトルクのみに依存するのではなく、バルブメーカーの低温での動作トルクデータを考慮する必要があります。

6. LNG ボールバルブキャビティの圧力リリーフ

ボールバルブには、上流側シートと下流側シートの間に本体キャビティが含まれています。

シートの配置とバルブの位置によっては、LNG がこのキャビティ内に閉じ込められる可能性があります。

閉じ込められた液体が熱を吸収すると、熱膨張によりキャビティの圧力が急激に上昇することがあります。

このため、キャビティの圧力解放は、キャビティを選択する際の重要な考慮事項です。
API 6D 極低温ボールバルブ
または他のLNGパイプラインボールバルブ。

可能な虫歯救済の取り決め

• ボールにある圧力均等化穴。
• セルフリリーフシートアレンジメント。
• 上流側に向かって制御されたリリーフ。
• 特別に設計された外部空洞緩和装置。

実際の解決策は、バルブの設計とプロジェクトの仕様によって異なります。

7. 極低温フローティングボールバルブ vs 極低温トラニオンボールバルブ

適切に設計されていれば、フローティング構造とトラニオン取り付け構造の両方を低温環境で使用できます。

大規模な LNG パイプライン アプリケーションの場合、
極低温トラニオンボールバルブ
サポートボール構造は、より大きなサイズやより高い差圧でのシート荷重と操作トルクの管理に役立つため、多くの場合評価されます。

小型の LNG 用途では、圧力クラス、シート構造、プロジェクトの仕様に応じて、フローティング ボール設計が使用される場合があります。

トラニオンに取り付けられた構造だけでは、極低温適合性は確立されません。延長されたボンネット設計、シート素材、キャビティリリーフ、ステムシール、最低温度、テストはまだ確認する必要があります。

8. LNG プロジェクトの極低温ボールバルブ試験

LNG バルブは周囲静水圧試験および空気圧試験に合格できますが、冷却後には依然として許容できない漏れを示します。

したがって、極低温試験は重要な LNG バルブに対して一般的に指定されています。

探している購入者
極低温ボールバルブ試験
RFQ に単に「極低温テストが必要」と書くのではなく、完全なテスト手順を定義する必要があります。

極低温試験で検証できる可能性がある

• 低温時のシート漏れ。
• ステムとボディジョイントの外部漏れ。
• 冷却後のバルブ作動能力。
• 指定された場合の開閉トルク。
• 極低温条件下での圧力性能。
• 必要に応じて、熱サイクル後のバルブの状態。

製造前に、試験基準、温度、試験圧力、冷却方法、安定化期間、漏れ許容基準、および立会い要件について合意する必要があります。

9. API 6D、API 608、ISO 28921、および ASME B16.34

LNG プロジェクトの仕様には複数の規格が記載されていることがよくありますが、これらの規格は同じ機能を実行するわけではありません。

API 6D 極低温ボールバルブを購入する場合、購入者は極低温設計要件を個別に指定する必要があります。 API 6D 準拠だけでは、必要な最低温度、拡張ボンネット、シート設計、および低温テスト範囲を定義する必要性に代わるものではありません。

10. LNG バルブの漏れ要件は具体的でなければなりません

「漏れゼロ」というフレーズは LNG バルブの調達でよく使用されますが、技術的に受け入れられるほど正確ではありません。

技術的に完全な仕様には次のように記載する必要があります。

• シート漏れまたは外部漏れの要件。
• 適用可能な試験規格。
• テスト媒体。
• テスト圧力。
• 試験温度。
• 最大許容漏れ率。
• 一方向または双方向のテスト要件。

これらの詳細は、シートの方向、DBB 構成、およびキャビティ リリーフの哲学が試験配置に影響を与える可能性があるため、トラニオン取り付け型 LNG ボール バルブにとって特に重要です。

11. ステムパッキングおよび逃亡要件

拡張されたボンネットにより、ステムパッキンが最も低温のプロセスゾーンから遠ざけられますが、設計されたパッキンシステムの必要性が排除されるわけではありません。

梱包材、圧縮、ステムの仕上げ、熱サイクルをすべて考慮する必要があります。

LNG ターミナルまたは EPC 仕様に逃散排出試験が含まれる場合、必要な認定基準を極低温試験要件とは別に記載する必要があります。

12. 極低温認定と防火認定は異なります

極低温試験と耐火試験では、さまざまな動作条件が評価されます。

低温テストに合格したバルブは自動的に耐火性を発揮するわけではなく、耐火性テストを行ったバルブが自動的に LNG 温度に適合するわけでもありません。

LNG プロジェクトで両方が必要な場合は、購入仕様書で該当する防火試験基準と極低温試験基準を個別に指定する必要があります。

13. LNG ボールバルブ調達書類

LNG バルブの調達については、生産を開始する前に文書を定義する必要があります。

これは、EPC、ターミナル、液化、貯蔵、または移送ラインのプロジェクトのために極低温ボールバルブのメーカーから調達する場合に特に重要です。

14. 極低温ボールバルブの RFQ チェックリスト

ご希望の購入者様へ
極低温ボールバルブの見積書,
次の情報を製造元に提供する必要があります。

1. 中: LNG、天然ガス、窒素、またはその他の極低温流体。
2. 最低設計温度。
3. 動作圧力と設計圧力。
4. バルブサイズ: DN または NPS。
5. 圧力クラス: クラス 150、300、600、900、またはプロジェクト固有。
6. 構造: フローティングボールまたはトラニオンマウントボール。
7. ポート: フルボアまたはレデュースボア。
8. ボディ素材。
9. シート素材: PCTFE、PTFE、RPTFE、PEEKまたは金属シート。
10. 接続を終了します: フランジ付き、BW、SW、またはプロジェクト固有。
11. ボンネットの延長または断熱材の厚さ。
12. キャビティの圧力解放要件。
13. 操作: レバー、ギアボックス、空気圧または電動アクチュエーター。
14. 極低温試験要件。
15. 必要書類: MTC、PMI、NDE、GA、ITP、およびテストレポート。

15. LNG ボールバルブ選択クイックマトリックス

16. LNGプロジェクト向け極低温ボールバルブサプライヤー

Vcore Valve は、LNG ターミナル、LNG 移送パイプライン、液化システム、産業用ガスプラント、その他の低温サービス向けに、プロジェクトベースの極低温ボールバルブ構成を提供しています。

お探しの購入者様へ
極低温ボールバルブサプライヤー
または
極低温ボールバルブメーカー,
バルブ構成は、標準カタログモデルからのみ選択するのではなく、プロジェクトデータシートに従って検討できます。

利用可能なプロジェクト構成には次のものが含まれます。

• フローティング極低温ボールバルブ。
• 極低温トラニオンボールバルブ。
• 拡張されたボンネット極低温ボールバルブ。
• フルボアまたはリデュースボア設計。
• PCTFE、PTFE、RPTFE、PEEK、またはプロジェクト指定のシート システム。
• フランジ接続または突合せ溶接接続。
• ギア作動、空気圧または電気作動のバルブ。
• プロジェクト固有の極低温テストと文書化。

1/4 回転ボールバルブ絶縁ではなくグローブバルブ流量制御特性を必要とする低温アプリケーションについては、
LNGおよび低温サービス用の極低温グローブバルブ.

17. LNG ボールバルブ調達の最終的な考慮事項

A
LNG用極低温ボールバルブ
一体型低温バルブシステムとして選択する必要があります。

ボディ素材は適切な低温特性を維持し、拡張されたボンネットはパッキンをコールドゾーンと断熱材の上に適切に配置する必要があり、シートシステムは熱収縮に対応しながら許容可能なシールを維持する必要があります。

また、極低温液体が閉じ込められる可能性がある場合、バルブ キャビティには適切な圧力逃がし構造が必要です。

LNG バルブの調達および EPC プロジェクトの場合、製造を開始する前に極低温試験手順、検査要件、および文書を確認する必要があります。

したがって、技術的に完全な LNG ボール バルブの RFQ には、バルブのデータシート、最低設計温度、圧力クラス、本体とトリムの材質、シート要件、ボンネットの延長、キャビティ リリーフの哲学、操作方法、および極低温試験仕様が含まれている必要があります。

これにより、比較するためのより強力な技術的基盤が提供されます。
極低温ボールバルブの見積書
単にサプライヤーに「SS316 LNG ボールバルブ」の価格を尋ねるよりも簡単です。

よくある質問