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May 04, 2023

Tenute statiche per condizioni di freddo estremo

Natural gas popularity is growing exponentially because of its low cost, low

La popolarità del gas naturale sta crescendo in modo esponenziale grazie al suo basso costo, ai bassi rischi di trasporto e stoccaggio e al suo status di uno dei combustibili fossili più puliti. Con la crescente pressione globale per ridurre le emissioni di gas serra, la necessità di soddisfare la crescente domanda di energia riducendo al contempo queste emissioni è più importante che mai.

Gli idrocarburi sono costituiti da idrogeno e carbonio che rilasciano energia quando si combinano con l'ossigeno per formare H20 e CO2. Il legno secco offre un rapporto combustibile tra carbonio e idrogeno di circa 10 a 1. Il carbone ha sostituito il legno e ha alimentato la rivoluzione industriale con un rapporto di 2 a 1. Il petrolio come il cherosene ha un rapporto di circa 1 a 2. Il gas naturale è composto principalmente di metano (CH4), che ha un rapporto da 1 a 4. Ciò significa un guadagno di efficienza di 40 volte rispetto al legno rispetto al gas naturale e di otto volte rispetto al carbone rispetto al CH4. Questo miglioramento dell’efficienza energetica rende anche l’energia più pulita perché vengono creati meno ceneri e residui. Il gas naturale può anche contribuire in modo significativo all'effetto serra a causa della sua intensità di idrocarburi e rende importante sigillare adeguatamente il prodotto nei giunti con guarnizione.

È in corso una rivoluzione globale attorno al gas naturale: con la moderna tecnologia di estrazione, viene convogliato e spedito in tutto il mondo (Immagine 1). Il trasporto del gas naturale liquido è unico perché deve essere liquefatto e, per fare ciò, deve essere raffreddato a circa -260 F (-162 C). A questo punto il gas si condensa nella sua forma liquida. Questo è importante perché il gas naturale liquefatto può essere compresso fino a circa 1/600 del suo volume originale, il che aumenta sostanzialmente la quantità che può essere spedita e immagazzinata.

Dal punto di vista della tenuta, le applicazioni criogeniche sono problematiche a causa delle temperature estremamente fredde che causano espansione e contrazione della connessione bullonata. I materiali a base di elastomero diventano duri e fragili se esposti a basse temperature e non è consigliabile superare i -100 F (-73 C). A basse temperature, il materiale a base di elastomero non si adatta bene alla superficie di tenuta e alle dentellature della flangia, il che può causare un percorso di perdita. La fragilità del materiale di una guarnizione può far sì che perda le sue proprietà di recupero, in particolare se l'applicazione attraversa ampie fluttuazioni di temperatura. Inoltre, la fragilità può causare la rottura del materiale della guarnizione, il che può essere catastrofico e causare problemi di sicurezza.

Quando si parla di materiali di tenuta criogenici, vengono generalmente utilizzati due tipi principali: grafite flessibile e politetrafluoroetilene (PTFE).

La grafite flessibile viene spesso utilizzata nel settore delle tenute per la sua capacità di sigillare bene in applicazioni sia ad alta che a bassa temperatura pur avendo una buona resistenza chimica. Altri fatti sulla grafite flessibile includono:

Il PTFE è utilizzato in tutti i tipi di applicazioni per la sua inerzia chimica e la capacità di formare una tenuta efficace con minori sollecitazioni sulla guarnizione. (Vedi immagine 4.)

I vantaggi del PTFE come materiale per guarnizioni includono:

Con il materiale PTFE vergine, lo scorrimento è un problema. Ma con i progressi nei vari materiali di riempimento, questo può essere annullato o ridotto drasticamente.

Le certificazioni di test per il gas naturale liquefatto (GNL) e altre applicazioni di servizi criogenici che potrebbero indicare che il materiale è stato testato per l'uso a bassa temperatura includono:

Un altro problema, la perdita di carico del bullone nel giunto durante un ciclo termico, può compromettere il giunto e causare una perdita. È essenziale assicurarsi che il giunto disponga di sufficiente energia immagazzinata dall'analisi del carico del bullone e, in alcuni casi, è necessario l'uso della tecnologia della molla a disco flangiata per integrare la corsa del giunto.

Infine, sebbene la scelta del materiale della guarnizione sia nelle applicazioni di tenuta GNL che criogeniche sia importante, non sarà mai sottolineato abbastanza che la corretta installazione rimane una parte critica nel gruppo flangia con giunto bullonato (BJFA). L'utilizzo del valore di coppia consigliato dal produttore insieme a un metodo di installazione collaudato come quelli elencati in ASME PCC-1, Appendice F, dovrebbe sempre essere il primo passo.