Криогенное оборудование и арматура ― криогенное производство в России

Криогенное оборудование широко применяется в пищевой, химической, энергетической промышленности, а также при производстве микроэлектроники. Его производят больше всего за границей, но с каждым годом производство специализированного оборудования в России только растет.

Содержание:

1. Криогенное оборудование - что это такое
2. Производство криогенного оборудования
3. Назначение криогенной арматуры
4. Криогенная арматура – виды

На данный момент качество и количество ежегодно производимого в Российской Федерации криогенного оборудования составляет примерно четверть от поставок из-за границы. Ситуация постепенно меняется за счет повышения качества отечественной продукции и очевидной экономии на разнице в ценах.

Криогенное оборудование - что это такое

Криогенное оборудование – это любая аппаратура, которая работает с применением криогенных температур. Чаще всего их применяют для хранения и транспортировки технических газов, органических препаратов, а также для проведения разделений разных веществ. Его можно встретить в медицине, промышленности, на небольших производствах.

Криогенное оборудование - что это такое

К криогенной области температур относят ниже 120 К (-153,15 °С) и до 0,7 К. первое значение соответствует границе конденсации природного газа, а второе – граница получения жидкого гелия под вакуумом. Температура ниже 0,3 К относится уже к сверхнизким температурам и требует специальных методов.

Криогенное оборудование для производства используется для разделения воздуха или газов на составляющие. Например, основными продуктами разделения воздуха являются кислород, аргон и азот. Также сюда относят специальные устройства для хранения и транспортировки полученных веществ. Сюда относят:

1. Стационарные и передвижные установки.
2. Газификаторы и дополнительную аппаратуру.
3. Стационарные и мобильные резервуары для хранения.
4. Различные машины и аппараты.
5. Криогенную запорную арматуру и трубопроводы.

Для понимания, что это такое – криогенное оборудование, следует знать, что его относят к промышленным объектам повышенной опасности. При его использовании необходимо придерживаться строгих правил безопасности и обязательно вести журнал работы криогенного оборудования.

Обслуживающий персонал всегда находится в зоне риска, ведь обычно работа ведется с опасными и вредными для здоровья веществами. При контакте человеческого тела с криогенными жидкостями или парами, оборудованием или любой частью установки в живых тканях образуются кристаллы льда, которые приводят к образованию разрывов.

Техника безопасности при работе с криогенным оборудованием требует полной защиты персонала и окружающей среды. Оборудование таит в себе следующие опасности:

1. Низкая температура (образование кристаллов льда).
2. При разгерметизации уменьшается содержание кислорода в пространстве.
3. Паровые полости в установке могут провоцировать гидравлические удары.
4. При контакте криогенной жидкости с материалами может начаться возгорание.
5. Горючие жидкости при контакте с воздухом могут спровоцировать взрыв.

Для предупреждения подобных ситуаций используется специальная арматура для криогенных сред, которая обеспечивает полную герметичность системы. Отдельно производится криогенная арматура высокого давления, которая отличается повышенной прочностью.

Для предотвращения несчастных случаев необходимо периодически промывать аппаратуру моющими растворами, очищать криогенные жидкости от взрывоопасных составляющих, очищать поступающий газ от кислорода (в некоторых процессах).

Производство криогенного оборудования

Рынок криогенного оборудования в России пока не слишком развит и не может составлять конкуренции представителям европейских и американских производителей. Большую часть нужных изделий пока импортируют, но со временем баланс понемногу исправляется.

Производство криогенного оборудования

Например, медицинское криогенное оборудование многие компании уже производят на Родине и оснащают ими местные больницы и лаборатории. Основным покупателем криогенной техники российского производства остается Белоруссия.

Производители криогенного оборудования и арматуры должны следовать четко прописанным нормам:

1. В производстве криогенного оборудования можно использовать только стали и сплавы, которые способны сохранять технические характеристики при низких температурах (особенно пластичность).
2. Элементы конструируются с учетом блокировки теплопритоков из окружающей среды.
3. Монтаж арматуры необходимо проводить с помощью фланцев, штуцеров и ниппелей, которые обеспечивают высокую герметичность при температурных перепадах. Для отдельных систем, которые работают на особых условиях, могут применяться и дополнительные защитные средства.
4. При наличии взрывоопасных сред, веществ с высокой проникающей способностью рекомендуется использовать сварочный метод соединения. Обязательно его использовать для соединения арматуры с теплоизоляцией.
5. Перед началом монтажа криогенную арматуру необходимо обезжирить и заизолировать, что еще уменьшает теплопроводимость.
6. Для изоляции в арматуре применяют те же материалы, что и во всей системе, и с теми же техническими характеристиками.
7. При производстве необходимо учитывать также влияние низких температур на изменение размеров деталей, возможность возникновения трения или заедания.
8. В арматуре запрещено делать переходы от тонких к толстым стенкам (слабое место) и делать неметаллические включения.

Чаще всего в список криогенного оборудования попадают изделия из сплавов меди, бронзы или латуни, а также различные виды углеродистых сталей. Если планируется использовать арматуру в криогенных средах длительное время, то ее производят в удлиненной форме. В таком случае появляется возможность вынести узел управления и другие важные элементы в более теплую зону. Такая предосторожность продлевает срок их эксплуатации.

Назначение криогенной арматуры

Арматура для криогенной техники практически не отличается от обычной. Здесь используются те же фланцы, тройники, клапаны. Но материалы и конструкция элементов могут отличаться, ведь им приходится функционировать при низких температурах. Завод криогенного оборудования выставляет определенные требования к деталям трубопровода.

Назначение криогенной арматуры

Гази и жидкости с пониженной температурой оказывают сильное влияние на характеристики материалов, поэтому криогенная арматура, в том числе российская, должна обладать следующими свойствами:

1. Минимальная необходимость в техническом обслуживании.
2. Длительный срок эксплуатации.
3. Предельно компактная конструкция без лишних элементов.
4. Полное соответствие материалов предъявленным требованиям, которые могут разниться в зависимости от цели производства криогенной установки.
5. Возможность оперативно проводить техническое обслуживание.
6. Повышенная прочность и устойчивость к механическим воздействиям.
7. Влагостойкость и способность переносить низкие температуры без повреждений.

Чаще всего трубопроводную криогенную арматуру применяют в нефтегазовой промышленности, однако любая система включает в себя хотя бы незначительный трубопровод. Запорная арматура для криогенных сред имеет первостепенное значение, ведь она отвечает за сохранение герметичности соединений и функциональность всей системы.

В любой системе должен проводиться строгий контроль за техническими характеристиками и рентген сварных швов. Гораздо проще исправить неполадку в самом начале, чем бороться с последствиями аварии. Любая поломка опасна для жизни и требует дорогостоящего ремонта. Производители криогенного оборудования в России и за рубежом должны сопровождать свои изделия технической документацией с указанием допусков и наборов сертификатов международного образца.

Криогенная арматура - виды

Криогенная арматура - виды

В каталоге криогенной арматуры есть несколько основных видов:

1. Клапаны отвечают за контроль потока, отсечение участков от сети. Их можно применять в большинстве криогенных сред.
2. Задвижки нужны временного или стационарного отсечения части системы. Они должны быть с удлиненным штоком и специальной конструкции, предназначенной для работы с криогенными температурами (корпус всегда скругленный).
3. Дисковые затворы более мощные и используются в трубопроводах больших диаметров.
4. Шаровые краны необходимы для борьбы с кавитацией. Их применяют на участках, где нежелательны даже небольшие перепады давления. Например, при подключении насосов.

Это запорная арматура, с помощью которой оператор может контролировать процессы внутри системы. Также есть ряд стационарной арматуры, которая используется для соединения трубопровода или узлов системы. Сюда относят фланцы, тройники. Основные требования к соединительной арматуре:

1. Устойчивость к влиянию низких температур.
2. Устойчивость к вибрациям и изменению давления.
3. Способность сохранять герметичность при изменениях физических характеристик окружающей среды.

Материалы и конструкцию соединительной арматуры выбирают в зависимости от цели, которой желают добиться. Многое зависит от самой системы и рабочей среды. Для агрессивных, коррозийных и взрывоопасных сред соединительная арматура будет разной. Главное – четко следовать технической документации и характеристикам нужных элементов, указанным в ней.