Phân tích kỹ thuật các chỉ số hiệu suất của màng composite nhiệt độ cực thấp trong kho chứa LNG

Việc ngăn chặn Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) ở -162 độ C đòi hỏi các hệ thống rào cản thứ cấp thể hiện sự ổn định kích thước đặc biệt và độ kín khí. Một Màng composite nhiệt độ cực thấp đóng vai trò như một bộ phận an toàn quan trọng, ngăn chặn khả năng rò rỉ đến các kết cấu bể bê tông hoặc thép bên ngoài. Bài viết này đánh giá các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt và các đặc tính vật lý cần thiết để tuân thủ quy trình đông lạnh.

Mở rộng nhiệt và phối hợp CTE

• 1. Kết hợp hệ số giãn nở nhiệt (CTE) : Một trong những chính những thách thức trong thiết kế màng đông lạnh đang đảm bảo các lớp composite giãn nở và co lại ở mức tương thích với thành bể sơ cấp. CTE không khớp có thể dẫn đến hiện tượng trượt cắt giữa các lớp.
• 2. Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) : Nền polyme phải duy trì Tg thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ vận hành hoặc được tăng cường đặc biệt để tránh quá trình chuyển đổi từ giòn sang dẻo ở -162 độ C.
• 3. Đo độ dẫn nhiệt : Giảm thiểu sự xâm nhập nhiệt là điều cần thiết. các độ dẫn nhiệt của màng composite được đo bằng W/mK, thường hướng tới các giá trị dưới 0,035 ở thang đo đông lạnh để giảm tốc độ khí bay hơi (BOG).

Yêu cầu về tải trọng cơ học và độ bền kéo

Trong trường hợp màng chắn sơ cấp bị hỏng, màng phải chịu được toàn bộ áp suất thủy tĩnh của LNG. Chúng tôi đánh giá hiệu suất cơ học dựa trên ứng suất tối đa và khả năng chống đâm thủng.

• 1. Độ bền kéo của màng composite : Các lớp gia cố, thường bao gồm sợi thủy tinh hoặc sợi dệt aramid, mang lại khả năng chịu kéo cần thiết. Tại sao màng composite bị hỏng ở nhiệt độ thấp thường được cho là do nhựa trở nên quá giòn để truyền tải hiệu quả đến các sợi này.
• 2. Mệt mỏi khi đạp xe nhiệt : Vật liệu phải chịu được các chu kỳ làm mát và làm ấm lặp đi lặp lại. Cách kiểm tra độ bền của màng đông lạnh liên quan đến quá trình lão hóa tăng tốc trong nitơ lỏng để mô phỏng chu kỳ hoạt động 20-30 năm.
• 3. Khả năng chống va đập động : Thử nghiệm tác động ở tốc độ cao đảm bảo màng vẫn còn nguyên vẹn nếu các mảnh vụn cấu trúc hoặc khối băng va vào bề mặt trong trường hợp rò rỉ.

Tính thấm và hiệu quả bịt kín kín

• 1. Hiệu suất rào cản khí ở -162C : Yêu cầu cơ bản là hiệu suất rào cản khí ở -162C hạn chế sự khuếch tán khí mê-tan đến mức gần như bằng không. Điều này thường được xác minh bằng cách sử dụng phát hiện rò rỉ khối phổ kế helium.
• 2. Tốc độ truyền hơi ẩm (MVTR) : Cần có MVTR thấp (dưới 0,1 g/m2/ngày) để ngăn hơi nước di chuyển vào lớp cách nhiệt, có thể gây giãn nở băng và hư hỏng cấu trúc.
• 3. Kháng hóa chất với hydrocarbon : Màng phải duy trì tính trơ về mặt hóa học khi tiếp xúc với metan, etan và propan lỏng, đảm bảo không bị phồng lên hoặc xảy ra hiện tượng phân mảnh chuỗi polyme khi tiếp xúc lâu dài.

Tiêu chuẩn sản xuất và khoa học về độ bám dính

• 1. Tối ưu hóa độ nhám bề mặt (Ra) : Để đảm bảo liên kết lâu dài với chất kết dính đông lạnh, tối ưu hóa độ nhám bề mặt (Ra) bề mặt màng được kiểm soát trong khoảng 0,8 đến 1,6 micromet.
• 2. Độ bền cắt giữa các lớp (ILSS) : Màng composite nhiệt độ cực thấp manufacturing các giao thức yêu cầu thử nghiệm ILSS để xác nhận rằng nhiều lớp của hỗn hợp sẽ không bị bong ra dưới tác dụng của nhiệt độ cao.
• 3. Xử lý phòng sạch : Quá trình sản xuất phải diễn ra trong phòng sạch ISO Cấp 7 hoặc 8 để ngăn ngừa ô nhiễm dạng hạt, hoạt động như một bộ tập trung ứng suất ở nhiệt độ dưới -150 độ C.

Câu hỏi thường gặp về kỹ thuật

1. Màng composite nhiệt độ cực thấp quản lý sốc nhiệt như thế nào?
Vật liệu này sử dụng phương pháp tiếp cận nhiều lớp trong đó ma trận nhựa được biến đổi bằng chất đàn hồi để hấp thụ năng lượng khi nhiệt độ giảm nhanh, ngăn ngừa sự lan truyền vết nứt.

2. Vai trò của độ nhám bề mặt (Ra) trong việc lắp đặt màng là gì?
Ra được kiểm soát làm tăng diện tích bề mặt hiệu quả để liên kết hóa học với chất kết dính rào cản thứ cấp, đảm bảo bịt kín khí ở các mối nối.

3. Những màng này có thể sử dụng cho Hydro lỏng (LH2) không?
Màng LNG tiêu chuẩn được đánh giá ở mức -170 độ C. LH2 yêu cầu cải tiến vật liệu trong màng composite nhiệt độ cực thấp công nghệ đạt tới -253 độ C mà không có hiện tượng giòn hydro.

4. Làm thế nào để xác minh độ kín khí sau khi lắp đặt?
Kỹ thuật viên thực hiện kiểm tra hộp chân không và kiểm tra độ suy giảm áp suất chênh lệch trên tất cả các đường nối để đảm bảo thực hành tốt nhất để lắp đặt màng đông lạnh được đáp ứng.

5. Màng có yêu cầu lớp hoàn thiện bề mặt Ra cụ thể cho cả hai mặt không?
Thông thường, chỉ mặt liên kết yêu cầu tối ưu hóa Ra cụ thể, trong khi mặt tiếp xúc với LNG có thể mịn hơn để giảm ma sát và tạo điều kiện thuận lợi cho dòng chất lỏng.

Tài liệu tham khảo kỹ thuật

• ISO 21013-3: Bình đông lạnh - Phụ kiện giảm áp cho dịch vụ đông lạnh.
• BS EN 14620-3: Thiết kế và sản xuất các bể thép đáy phẳng, thẳng đứng, hình trụ, được xây dựng tại chỗ để lưu trữ khí hóa lỏng, lạnh.
• ASTM D2102: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về đặc tính kéo của sợi ở nhiệt độ đông lạnh.