Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8614:2010 Khí thiên nhiên hóa lỏng - Hệ thống thiết bị và lắp đặt

• Số hiệu: TCVN8614:2010
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2010

Loại ứng suất	Đại lượng	Chu kỳ xả lạnh
Nhiệt độ	15 °C	Từ 15 °C xuống -165 °C cho chu kỳ dưới đây: 5 min khi DN ≤ 150 15 min khi 150 < DN ≤ 300 60 min khi 300 < DN ≤ 1000
Áp suất tương đối bên trong khớp nối	1,15 x ps	1,15 x ps
Tải trọng cơ học	Fa	Fa

6.2. Tính tương thích với bulông

Cần thiết phải kiểm tra sự tính toán sức bền cơ học mà tải trọng bulông yêu cầu F_a có thể ứng dụng mà không gây phát sinh bất cứ biến dạng lâu dài nào với các bulông.

Tính tương hợp được coi như chứng minh được nếu điều kiện sau được thỏa mãn:

F_a ≤ n x F_b

Trong đó:

n là số bulông;

F_b là tải trọng cho phép lớn nhất của mỗi bulông.

Tải trọng F_a phải được tính toán dựa trên giả thiết rằng bulông chịu tải trọng kéo thuần, chịu tải trọng uốn gây ra bởi bích bị khum do siết bulông, và cũng có thể chịu tải trọng xoắn do cách siết bulông.

7. Phương tiện và trang thiết bị yêu cầu cho thử nghiệm

...

...

...

Thiết bị thử gồm 2 đoạn ống được ghép lại và giữa chúng đặt gioăng cần thử.

Đoạn ống được lắp các ống nhánh để:

- Cung cấp LNG;

- Xả đọng thiết bị thử nghiệm;

- Tạo áp thiết bị thử nghiệm;

- Đo nhiệt độ và áp suất của LNG chứa trong trục cuộn.

Phụ lục B đưa ra các tiêu chuẩn của thiết bị thử nghiệm.

7.2. Thiết bị đo

Sử dụng những thiết bị sau để đo những điều kiện thử nghiệm của vòng đệm:

...

...

...

- Một vi kế (micrometer) với khoảng chia 0,01 mm để xác định tải trọng bulông khi lắp ráp           khớp nối, hay bất kì dụng cụ đo chính xác tương tự nào khác;

- Một đầu dò nhiệt độ để đo nhiệt độ khí hay nhiệt độ LNG bên trong thiết bị thử nghiệm;

- Một cảm biến áp suất hoặc một áp kế để đo áp suất bên trong thiết bị thử nghiệm;

- Một máy dò khí với giới hạn tối thiểu 10 % giới hạn khả năng bắt lửa yếu của khí metan trong không khí để phát hiện rò rỉ khi bất kì tại vòng đệm trong khi thử nghiệm với LNG;

- Một đầu dò nhiệt độ được bố trí ở phía trên vùng ngoại biên của một mặt bích để kiểm tra trạng thái nhiệt của khớp nối trong khi xả lạnh.

8. Kiểm nghiệm

8.1. Ứng dụng của tải trọng bulông

Bulông khớp nối được siết chặt ở nhiệt độ môi trường cũng như độ lệch tương đối giữa tải trọng bulông đạt được và tải trọng bulông yêu cầu của mỗi bulông trong khoảng giữa 0 % và + 10 %. Tải trọng bulông phải được kiểm tra lại phù hợp với Phụ lục C.

8.2. Thử kín

...

...

...

Tại mỗi mức áp suất trên, độ kín được kiểm tra bằng cách dùng bọt xà phòng đưa vào giữa các mặt bích của khớp nối.

Nếu không có bọt khí xà phòng thì vòng đệm đạt độ kín.

8.3. Thử kín ở nhiệt độ lạnh

Năm (05) chu kỳ kiểm tra sẽ được tiến hành ở nhiệt độ làm lạnh tương ứng với qui trình vận hành sau đây:

a) Nạp LNG vào thiết bị thử nghiệm, với thời gian nạp đầy như trong Bảng 2;

Bảng 2 - Thời gian nạp đầy thiết bị thử nghiệm theo đường kính danh nghĩa (DN)

DN

Thời gian, t

min

...

...

...

5 ≤ t ≤ 15

150 < DN ≤ 300

15 ≤ t ≤ 60

300 < DN ≤ 1 000

60 ≤ t ≤ 120

b) Làm lạnh thiết bị thử nghiệm bằng LNG tuần hoàn;

c) Dừng dòng tuần hoàn LNG với tốc độ mỗi lần làm mát khớp nối nhỏ hơn 10 °C/h và chu kỳ 15 min;

d) Kiểm tra độ kín của khớp nối;

Kiểm tra độ kín  ở nhiệt độ làm lạnh bao gồm kiểm tra bằng máy dò đảm            bảo không có bất kì sự rò rỉ nào trên toàn bộ chu vi ngoài của khớp nối, ở 4 mức áp suất trong 5 min, tương ứng 0,25 x p_S, 0,5 x p_s, 1 x p_s và 1,15 x p_s;

...

...

...

f) Lặp lại thử nghiệm ở nhiệt độ thường phù hợp với 8.2.

CHÚ THÍCH: Áp suất tăng từ một mức đến mức tiếp theo có thể đạt được bằng việc gia nhiệt của dòng LNG bên trong thiết bị thử nghiệm.

9. Nguyên tắc chấp nhận

Một vòng đệm sẽ coi là thích hợp cho sử dụng trong khớp nối của đường ống LNG với điều kiện là các thử nghiệm độ kín nêu trong 8.2 và 8.3 có kết luận được chứng thực.

Không cần thiết tiến hành các thí nghiệm tương tự trên tất cả các vòng đệm có cùng kết cấu cơ bản, trừ kích thước.

Bảng D.1 đưa ra dải DN cho phép định tính cho mỗi DN đã thử.

Bảng E.1 đưa ra dải PN cho phép định tính cho mỗi PN đã thử.

10. Báo cáo thử nghiệm

Các kết quả thử nghiệm trên được đưa vào báo cáo thử nghiệm và phải có dữ liệu sau:

...

...

...

b) Ngày làm báo cáo;

c) Bản thông số kĩ thuật của miếng đệm;

d) Đặc tính vòng đệm được thử, áp suất danh nghĩa DN nói riêng hay NPS và loại áp suất của chúng;

e) Tải trọng bulông yêu cầu của mối nối cung cấp bởi nhà sản xuất phù hợp với chi tiết tính toán;

f) Tải trọng bulông đạt được;

g) Tính không ổn định của tải trọng bulông;

h) Điều kiện nhiệt của thử nghiệm tại nhiệt độ lạnh đặc trưng bởi nhiệt độ môi trường, nhiệt độ LNG và nhiệt độ biên trên của mặt bích;

i) Kết quả từ thử nghiệm độ kín ở nhiệt độ môi trường và nhiệt độ lạnh, biểu đồ báo cáo tình trạng của áp suất trong quá trình thử nghiệm;

j) Giá trị DN của các miếng đệm đạt yêu cầu trong quá trình thử nghiệm;

...

...

...

Phụ lục A

(Tham khảo)

Tính chất cơ nhiệt của khớp nối mặt bích với miếng đệm

A.1 Ghi chú

Trong các ứng dụng làm lạnh sâu, khớp nối phải trải qua các chu trình nới lỏng xuôi chiều và đảo chiều từ quá trình xả lạnh liên tiếp. Các chu trình nới lỏng này được tính đến khi xác định tải trọng bulông tăng thêm tương thích với sức bền cơ học của các thành phần khác nhau trong khớp nối nối.

A.2 Sự nới lỏng đảo chiều

Sự nới lỏng đảo chiều xảy ra tại thời gian xả lạnh và biến mất sau mỗi lần khớp nối đã phục hồi nhiệt độ môi trường từ các nguyên nhân sau:

- Trạng thái nhiệt của bulông nóng hơn so với phần còn lại của mối nối do vị trí ngoại vi của chúng;

...

...

...

GHI CHÚ: Trong trường hợp của các mối nối chịu lạnh sâu, thép X8Ni9 thường sử dụng cho chế tạo bulông, trong khi vật liệu mặt bích chủ yếu là thép X4CrNi18-10. Lưu ý đến hệ số giãn nở nhiệt tương ứng của chúng (13,8x10^-6K^-1 đối với thép X4CrNi18-10 và 9,4x10^-6K^-1 đối với thép X8Ni9), xả lạnh gây ra lực nén giảm trên miếng đệm.

Cả hai hiện tượng đều sinh ra độ co vi sai giữa mặt bích và các bulông, và gây ra nới lỏng mà có thể xác định theo lý thuyết qua phép tính dựa trên phương pháp phân tử hữu hạn.

A.3. Sự nới lỏng xuôi chiều

Theo sau chu kỳ làm nóng và làm lạnh, áp lực lên bulông được nới lỏng cục bộ. Sự nới lỏng xuôi chiều có giá trị sau chu kỳ làm nóng và làm lạnh đầu tiên, suy giảm trong 4 chu kỳ kế tiếp và trở nên không đáng kể sau đó.

Các kết quả quá trình nới lỏng bất nghịch từ một biến đổi ở vị trí tương đối của thành phần mối nối, và cụ thể hơn của bulông trong tương quan với các mặt bích. Nó không bị ảnh hưởng bởi áp suất LNG hoặc mức độ xả lạnh.

A.4 Tiến triển của sức căng trong chu kỳ làm nóng và làm lạnh nối tiếp

Hình A.1 biểu diễn sự thay đổi trong ứng suất nén trung bình của miếng đệm trong thời gian 5 chu kỳ làm nóng và làm lạnh đầu tiên.

A Sức căng ban đầu

...

...

...

T_A - T_E Nới lỏng xuôi chiều

T_E - T_C Nới lỏng đảo chiều

Hình A.1 - Sự thay đổi trong ứng suất nén trung bình của miếng đệm trong thời gian các chu kỳ làm nóng và làm lạnh nối tiếp

Phụ lục B

(Tham khảo)

Thiết bị thử nghiệm

Kính thước tính bằng milimet

...

...

...

1. Vòng đệm thử nghiệm

2. Đường cấp LNG tới thiết bị thử nghiệm

3. Thiết bị điều áp N

4. Thiết bị đo nhiệt độ và áp suất

5. Van xả

6. Bình LNG

7. Vị trí đo nhiệt độ tại biên trên mặt bích

8. Vị trí đo nhiệt độ môi trường

Hình B.1 - Sơ đồ thiết bị thử nghiệm

...

...

...

Phụ lục C

(Quy định)

Phương pháp kiểm tra xác nhận phụ tải bulông

C.1 Đo độ dài bulông

Hai lỗ định tâm được khoan như đã xác định trong Hình C.1, tại mỗi điểm cuối của bulông dùng một vi kế chính xác để đo độ dài của chúng.

C.2 Đo độ căng bulông

Độ dài DL_i của bulông mẫu i được biểu thị như sau:

DL_i = L_fi - L_oi

trong đó:

...

...

...

L_oi là độ dài ban đầu trước khi vặn chặt bulông mẫu i;

C.3 Cách tính phụ tải bulông đạt được với mỗi bulông

Phụ tải bulông đạt được với mỗi bulông sẽ được tính bằng cách xét đến kích thước thành phần bulông siết chặt như đã xác định trong Hình C.2.

Phụ tải bulông đạt được F_si của bulông mẫu i có biểu thức sau:

F_si = K x DL_i

trong đó:

K là độ cứng của ống chốt.

Độ cứng K của ống chốt sẽ được tính như sau:

K =

...

...

...

K₁ là độ cứng của đoạn chốt chưa ren răng;

K₂ là độ cứng của đoạn chốt có ren.

Độ cứng K₁ của ống chốt có biểu thức sau:

K₁ =

trong đó:

E là môđun đàn hồi của vật liệu bulông;

S₁ là diện tích của đoạn chốt chưa ren (đường kính D₁);

L₁ là độ dài của đoạn chốt chưa ren.

Độ cứng K₂ của ống chốt có biểu thức sau:

...

...

...

trong đó:

S₂ là diện tích của đoạn chốt có ren (đường kính D₂);

L₂ là độ dài của đoạn chốt có ren.

Độ dài hiệu dụng của đoạn chốt có ren được biểu thị như sau:

L₂ = H - L₁ + 2 x L_f

trong đó:

H là độ cao đống của mặt bích;

L_f là độ dài hiệu dụng của mỗi đai ốc chở phụ tải bulông.

CHÚ THÍCH: Độ dài hiệu dụng khuyến nghị L_f tương ứng một nửa độ cao chốt ốc.

...

...

...

Chênh lệch tương đối giữa phụ tải bulông đạt được và phụ tải bulông yêu cầu của mỗi bulông có biểu thức sau:

CHÚ DẪN:

1. Bulông cần đo;

2. Vi kế;

3. Lỗ định tâm.

Hình C.1 - Đo độ dài của bulông

...

...

...

Phụ lục D

(Quy định)

Đường kính danh nghĩa (DN) tương đương cho thử nghiệm

Bảng D.1 - Bảng DN tương đương cho thử nghiệm

DN thử nghiệm

NPS thử nghiệm

DN của vòng đệm đạt chuẩn

DN thử nghiệm

...

...

...

DN của vòng đệm đạt chuẩn

10

¼

10 15 20

250

10

200 250 300 350

15

½

...

...

...

300

12

250 300 350 400

20

¾

15 20 25 32

350

14

300 350 400 450

...

...

...

1

20 25 32 40

400

16

350 400 450 500

32

1¼

25 32 40 50

450

...

...

...

400 450 500 600

40

1½

32 40 50 80

500

20

450 500 600 700

50

2

...

...

...

600

24

500 600 700 750

80

3

50 80 100 125

700

28

600 700 750 800

...

...

...

4

80 100 125 150

750

30

700 750 800 900

125

5

100 125 150 200

800

...

...

...

750 800 900 100

150

6

125 150 200 250

900

36

800 900 1000

200

8

...

...

...

1000

42

900 1000

CHÚ THÍCH 1: Nếu DN của vòng đệm đã thử là 50 thì tất cả các vòng đệm hiện tại cùng một thiết kế chung từ DN thứ 40 đến DN thứ 100 đều là đạt chuẩn.

CHÚ THÍCH 2: Phụ tải bulông yêu cầu F_a của vòng đệm đã thử là đại diện duy nhất của kiểm tra DN và PN.

Phụ lục E

(Quy định)

Áp suất danh nghĩa (PN) tương đương cho thử nghiệm

...

...

...

Loại thử nghiệm

PN thử nghiệm

PN của vòng đệm đạt chuẩn

600

100

100 63

63

100 63 40

...

...

...

63 40 25

40

63 40 25 16

25

40 25 16

150

...

...

...

40 25 16

16

25 16

CHÚ THÍCH 1: Nếu PN của vòng đệm đã thử là 63 thì tất cả các vòng đệm hiện tại cùng một thiết kế chung từ PN thứ 40 đến PN thứ 100 đều là đạt chuẩn

CHÚ THÍCH 2: Phụ tải bulông yêu cầu F_a của vòng đệm đã thử là đại diện duy nhất của kiểm tra DN và PN.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

...

...

...

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu viết tắt

4 Yêu cầu thiết kế của vòng đệm được thử nghiệm

5 Tài liệu kĩ thuật của nhà sản xuất vòng đệm

6 Kiểm tra tính tương thích giữa tải trọng bulông và sức bền cơ học của thành phần mối nối

6.1 Tính tương thích với mặt bích

6.2 Tính tương thích với bulông

7 Phương tiện và trang thiết bị yêu cầu cho thử nghiệm

7.1 Thiết bị thử nghiệm

...

...

...

8 Kiểm nghiệm

8.1 Ứng dụng của tải trọng bulông

8.2 Thử kín

8.3 Thử kín ở nhiệt độ lạnh

9 Nguyên tắc chấp nhận

10 Báo cáo thử nghiệm

Phụ lục A (Tham khảo)

Phụ lục B (Tham khảo)

Phụ lục C (Quy định)

...

...

...

Phụ lục E (Quy định)