Le nombre de solutions d'étanchéité fiables pour le service à basse température dans les usines de GNL est limité. Les deux principaux polymères actuellement utilisés sont les joints à ressort PTFE ou les joints UHMW-PE.

Le défi de l'utilisation du gaz naturel liquéfié

La fuite de GNL (gaz naturel liquéfié) à basse température est dangereuse pour la santé et la sécurité des travailleurs et le fonctionnement de l'usine. Les problèmes tels que la toxicité, le froid, la suffocation, l'inflammabilité et l'explosion causés par l'expansion rapide du gaz naturel liquéfié indiquent qu'une étanchéité fiable et étanche est requise.

Il peut être difficile de trouver une solution d'étanchéité efficace pour l'environnement de travail à basse température de l'usine de GNL. Rappelez-vous que l'azote existe sous forme liquide à la pression atmosphérique normale entre - 346 ° F et - 320,44 ° F. Son taux d'expansion liquide sur gaz est très élevé, 1: 694, ce qui signifie que lorsqu'il bout (à partir du point d'ébullition de - 320,44 ° f), il augmentera à 694 fois son volume d'origine. Si cela se produit dans un environnement scellé, cela peut entraîner des changements de pression extrêmement élevés, et la plupart des joints GNL doivent rester fonctionnels sous une pression de vide ou une pression extrêmement élevée.

Étanchéité à basse température de l'usine de GNL

La température impliquée dans le GNL est juste à la position où de nombreux matériaux élastomères et polymères perdent leur élasticité et commencent à se comporter comme des matériaux fragiles. Certains joints subiront également des fluctuations dimensionnelles associées aux changements de température, augmentant encore la probabilité de défaillance. Si la fluctuation de température est périodique, des problèmes liés au stress périodique se produiront. Un autre problème associé aux joints cryogéniques dynamiques est la lubrification : à des températures aussi basses, les solutions de lubrification standard ne fonctionnent tout simplement pas.

Les options d'étanchéité sont limitées à deux polymères UHMW ou PTFE, et des ressorts anti-rétrécissement à contact total sont essentiels.

Ces deux matériaux de gaine d'étanchéité peuvent être désignés comme PTFE et sont généralement connus sous le nom commercial Teflon ou florolon 1000. PE ou UHMW à poids moléculaire ultra élevé, le fluorolon 5000 peut supporter des températures basses dans un environnement à basse température sans fragilisation (certains grades peuvent supporter des températures aussi bas que - 350 ° f), ou céder rapidement à l'influence du stress cyclique. De plus, l'UHMW et le PTFE sont autolubrifiants, à faible frottement, supportent le fonctionnement à sec et sont des matériaux antiadhésifs/glissants. De plus, les deux produits sont compatibles avec une variété de produits chimiques, y compris ceux qui peuvent être rencontrés dans les usines de GNL.

Un joint à ressort est un ensemble de joint comprenant un ressort excité qui force une lèvre de joint contre une surface de contact pour obtenir un joint hautement étanche. Lorsqu'elle est combinée avec une lèvre en PTFE, cette conception d'étanchéité est considérée comme un choix idéal pour les applications à basse température impliquant du GNL. Les actionneurs à ressort ajoutent une élasticité permanente aux joints et compensent l'usure des lèvres, l'excentricité, le désalignement du matériel et (peut-être le plus important, lorsque le GNL est utilisé) la pression extrême et les changements dimensionnels.

Lorsqu'une basse température et un mouvement statique, alternatif ou rotatif sont impliqués, la géométrie recommandée de l'actionneur à ressort est un simple ressort hélicoïdal. Cependant, un mouvement oscillant ou statique peut nécessiter l'utilisation de ressorts solides. Les matériaux de ressort recommandés comprennent l'acier inoxydable 17-7 durcissant par précipitation, l'acier inoxydable 301/304 ou, dans certaines applications, l'Hastelloy, l'acier inoxydable 316, l'Inconel ou l'Elgiloy.

La conception de joints à basse température pour les usines de GNL peut être difficile et doit répondre à des normes de fiabilité et de sécurité extrêmement élevées, mais le joint à ressort PTFE est un excellent point de départ.