Katup LNG: 8 Faktor Pemilihan untuk Penggunaan pada Suhu Sangat Rendah

Katup LNG merupakan komponen pengatur aliran yang sangat penting dan digunakan di seluruh sistem produksi, penyimpanan, pengangkutan, pemuatan, pembongkaran, serta regasifikasi gas alam cair. Fungsi utamanya meliputi pemisahan pipa LNG, pengaturan aliran dan tekanan, pencegahan aliran balik, pengendalian urutan penghentian darurat, serta perlindungan peralatan dari kondisi operasi yang tidak aman.

Gas alam cair adalah gas alam yang telah didinginkan hingga sekitar −162°C, atau −260°F, sehingga dapat disimpan dan diangkut dalam bentuk cair. Pada suhu tersebut, katup industri biasa dapat mengalami pengerasan bahan, penyusutan segel, kebocoran berlebihan, peningkatan torsi pengoperasian, atau kerusakan akibat kontraksi termal.

Oleh karena itu, katup LNG yang andal harus dirancang sebagai rakitan kriogenik yang utuh. Bahan badan katup, dudukan katup, penyekat batang katup, ekstensi tutup katup, sistem pelepasan tekanan rongga, aktuator, prosedur pengujian, dan orientasi pemasangan harus dievaluasi berdasarkan kondisi proses LNG yang sebenarnya.

Fujian JST Valve Manufacturing Co., Ltd. memiliki pengalaman hampir 33 tahun di bidang rekayasa katup industri. JST Valve menyediakan solusi katup yang disesuaikan untuk aplikasi industri bersuhu rendah, korosif, bertekanan tinggi, abrasif, serta aplikasi industri berat lainnya. Struktur katup, bahan, sistem penyegelan, aktuator, dan persyaratan pengujian dapat dikonfigurasi sesuai dengan lembar data pelanggan dan spesifikasi proyek.

Apa Itu Katup LNG?

Katup LNG adalah katup yang dirancang atau dipilih untuk gas alam cair (LNG) dan sistem proses kriogenik atau bersuhu rendah yang terkait. Tergantung pada lokasinya, katup-katup ini dapat bersentuhan langsung dengan LNG, uap gas alam dingin, gas boil-off, refrigeran, cairan utilitas, atau gas alam pada suhu di atas suhu proses kriogenik utama.

Tidak semua katup di terminal LNG beroperasi pada suhu −162°C. Saluran pengolahan gas hulu, sistem kompresor, unit gas boil-off, utilitas, dan pipa gas yang telah diregasifikasi mungkin beroperasi pada suhu dan tekanan yang sangat berbeda. Oleh karena itu, suhu desain yang tercantum pada lembar data katup harus mencerminkan lokasi proses yang sebenarnya, bukan suhu umum yang terkait dengan LNG.

Katup LNG yang dipilih dengan tepat harus mampu menjaga integritas tekanan, kekedapan dudukan, torsi pengoperasian yang wajar, kinerja segel batang katup, serta penggerak yang andal selama pengoperasian normal, pendinginan, penyalaan, penghentian, dan kondisi darurat.

Di Mana Katup LNG Digunakan

Fasilitas LNG terdiri dari banyak tahap proses, yang masing-masing memiliki fungsi katup yang berbeda. Contoh penerapannya antara lain:

• Sistem pra-pengolahan gas alam dan penghilangan kontaminan
• Unit likuifikasi dan sirkuit pendingin
• Tangki penyimpanan LNG kriogenik dan jaringan pipa terkait
• Lengan pemuatan LNG dan sistem pemuatan kapal
• Manifold bongkar muat kapal pengangkut LNG
• Stasiun truk, kereta api, kontainer, dan pengisian bahan bakar
• Sistem pengumpulan gas hasil penguapan dan sistem kompresor
• Pompa LNG, penguap, dan peralatan regasifikasi
• Pipa pasokan bahan bakar gas dan pipa pengiriman gas
• Sistem penghentian darurat dan isolasi proses

Mengapa Layanan LNG Kriogenik Menjadi Tantangan

Pada suhu kriogenik, bahan katup mengalami kontraksi. Komponen yang berbeda mungkin mengalami kontraksi dengan laju yang berbeda-beda, sehingga mengubah celah antara bola, cakram, dudukan, batang, badan katup, penutup katup, segel, dan bantalan. Katup yang kedap udara dengan baik pada suhu kamar mungkin berperilaku berbeda setelah didinginkan.

Suhu rendah juga dapat mengurangi ketangguhan atau kelenturan bahan yang tidak sesuai. Dudukan yang lunak dan segel elastomer harus dipilih dengan cermat karena tidak semua polimer atau elastomer mempertahankan sifat yang memadai pada suhu LNG.

Masalah lain yang perlu diperhatikan adalah cairan yang terperangkap. Jika LNG terisolasi di dalam rongga tertutup dan kemudian menyerap panas, LNG tersebut dapat menguap dan menyebabkan peningkatan tekanan rongga secara tiba-tiba. Oleh karena itu, katup bola kriogenik mungkin memerlukan sistem pelepasan tekanan rongga yang telah disetujui dalam proyek, seperti desain dudukan yang dapat melepaskan tekanan secara otomatis atau metode pelepasan tekanan lain yang dirancang secara khusus.

8 Faktor Pemilihan Katup LNG

1. Suhu Desain Minimum

Suhu desain minimum merupakan salah satu parameter pertama yang harus diperhatikan saat memilih Katup LNG. Parameter ini menentukan bahan yang dapat digunakan untuk badan katup, tutup katup, batang katup, sambungan baut, dudukan katup, penyekat, gasket, dan aktuator.

Spesifikasi katup harus membedakan antara suhu operasi normal, suhu operasi minimum, suhu logam desain minimum, kondisi pendinginan, dan potensi paparan uap dingin. Hanya mencantumkan “penggunaan LNG” saja tidak cukup untuk pemilihan katup yang akurat.

2. Bahan Badan Katup dan Komponen Dalamnya

Baja tahan karat austenitik umumnya dipertimbangkan untuk penggunaan langsung dalam sistem LNG kriogenik karena mampu mempertahankan ketangguhan yang memadai pada suhu yang sangat rendah. Tergantung pada aplikasinya, paduan nikel tertentu dan bahan lain yang telah teruji untuk penggunaan pada suhu rendah juga dapat ditentukan.

Baja karbon bersuhu rendah dapat digunakan pada bagian-bagian yang lebih hangat di fasilitas LNG jika batas suhu yang disertifikasi sesuai, namun baja tersebut tidak boleh secara otomatis digunakan pada pipa yang berpotensi mencapai suhu penuh LNG.

Pemilihan bahan akhir harus didasarkan pada suhu desain, kelas tekanan, komposisi proses, persyaratan ketahanan korosi, persyaratan uji benturan, standar yang berlaku, serta spesifikasi bahan yang telah disetujui oleh pelanggan.

3. Perlindungan Tambahan pada Kap Mesin dan Segel Batang

Banyak katup LNG kriogenik LNG Valves yang menggunakan desain tutup katup yang diperpanjang atau batang katup yang diperpanjang. Perpanjangan ini membantu menempatkan komponen penyekat dan penyegelan batang katup lebih jauh dari zona proses yang paling dingin.

Panjang ekstensi penutup dan orientasi pemasangannya harus dipilih dengan cermat. Desain tersebut juga harus mempertimbangkan ketebalan isolasi, aksesibilitas, pembentukan embun beku, pemasangan aktuator, konduksi panas, serta kemungkinan uap dingin mencapai area penyegelan.

4. Desain Kursi dan Kinerja Anti-Kebocoran

Desain dudukan memiliki pengaruh langsung terhadap kinerja penutupan, torsi operasi, keausan, tekanan rongga, dan masa pakai. Dudukan kriogenik harus mampu menyesuaikan diri dengan perubahan dimensi selama proses pendinginan sambil tetap mempertahankan beban penyegelan yang diperlukan.

Tergantung pada jenis katup dan persyaratan proyek, sistem penyegelan dapat menggunakan dudukan polimer yang kompatibel dengan suhu kriogenik, dudukan polimer yang diperkuat, dudukan logam, sisipan elastis, atau konfigurasi komposit. Kriteria penerimaan kebocoran yang diperlukan harus ditentukan sebelum penawaran harga dan proses produksi.

5. Kelas Tekanan dan Tekanan Diferensial

Kelas tekanan katup saja tidak menentukan kesesuaian pengoperasian. Tekanan diferensial maksimum memengaruhi beban dudukan, torsi batang, gaya pada cakram atau bola, ukuran aktuator, serta kemampuan katup untuk membuka atau menutup dalam kondisi darurat.

Pembeli harus mencantumkan tekanan desain, tekanan operasi, selisih tekanan penutupan, arah aliran, persyaratan pelepasan tekanan, serta tekanan maksimum yang mungkin terjadi pada kondisi tersumbat atau ekspansi termal.

6. Persyaratan Keselamatan Kebakaran dan Emisi Tak Terkendali

Fasilitas LNG menangani cairan hidrokarbon yang mudah terbakar, sehingga spesifikasi proyek mungkin mencakup persyaratan uji kebakaran, desain anti-statis, batang katup yang tahan ledakan, kebocoran eksternal yang terkendali, serta kinerja emisi yang tidak terkendali.

Persyaratan ini harus dikonfirmasi sesuai dengan tipe katup, ukuran, nilai tekanan, konfigurasi dudukan, dan standar yang dipilih. Pernyataan umum bahwa suatu katup “aman terhadap kebakaran” tidak boleh menggantikan dokumentasi dan persyaratan pengujian yang spesifik untuk proyek tersebut.

7. Kinerja Aktuator dan Sistem Pemadaman Darurat

Aktuator pneumatik, hidraulik, listrik, atau elektrohidraulik dapat digunakan untuk mengoperasikan katup LNG. Aktuator tersebut harus mampu menghasilkan torsi atau daya dorong yang memadai dalam kondisi operasi yang paling berat, termasuk suhu lingkungan rendah, tekanan diferensial maksimum, gesekan batang yang memanjang, dan operasi penghentian darurat.

Spesifikasi aktuator dapat mencakup:

• Tindakan fail-open, fail-close, atau fail-in-place
• Waktu buka dan tutup yang wajib
• Pasokan udara, hidraulik, atau listrik minimum yang tersedia
• Pengujian stroke parsial atau stroke penuh
• Indikasi posisi lokal dan jarak jauh
• Klasifikasi kelistrikan untuk area berbahaya
• Persyaratan tahan api atau perlindungan lingkungan

8. Pengujian Kriogenik dan Dokumentasi

Pengujian pada tekanan atmosfer dan pengujian di tempat saja mungkin tidak cukup untuk menunjukkan kinerja katup pada suhu LNG. Oleh karena itu, persyaratan proyek mungkin menetapkan pengujian produksi pada suhu rendah, pengujian tipe kriogenik, pengujian emisi yang tidak terkendali, penelusuran bahan, laporan pengujian benturan, pemeriksaan non-destruktif, serta pengujian fungsional aktuator.

Ruang lingkup pengujian harus mencakup suhu pengujian, media pengujian, orientasi katup, batas kebocoran, jumlah siklus operasi, tingkat tekanan, metode pengukuran, persyaratan saksi, serta dokumentasi yang harus disertakan bersama katup tersebut.

Jenis-Jenis Katup yang Umum Digunakan di Fasilitas LNG

Di perangkat seluler, geser ke samping untuk melihat tabel secara lengkap.

Pertimbangan Bahan untuk Katup LNG

Pemilihan bahan untuk Katup LNG harus mempertimbangkan ketangguhan pada suhu rendah serta kesesuaian dengan proses. Bahan yang dipilih harus tetap sesuai untuk suhu dan tekanan desain yang ditentukan, sekaligus memenuhi persyaratan proyek terkait ketahanan terhadap korosi, pengelasan, perlakuan panas, uji benturan, keterlacakan, dan pemeriksaan non-destruktif.

Rekomendasi bahan harus diverifikasi berdasarkan lembar data proyek yang lengkap dan standar yang berlaku.

Standar yang Umumnya Digunakan sebagai Acuan untuk Katup LNG

Standar yang berlaku bergantung pada jenis katup, pemasangan, sistem proses, spesifikasi pelanggan, dan yurisdiksi. Dokumen proyek mungkin merujuk pada standar yang mencakup perancangan katup suhu rendah, katup pipa, nilai peringkat tekanan-suhu, pengujian kriogenik, pengujian kebakaran, emisi, dan peralatan bertekanan.

• ISO 28921-1: desain, bahan, proses pembuatan, dan pengujian produksi untuk katup isolasi dan katup satu arah suhu rendah tertentu.
• ISO 28921-2: pengujian tipe suhu rendah untuk katup isolasi.
• ISO 21011: persyaratan perancangan, pembuatan, dan pengujian untuk katup yang digunakan pada bejana kriogenik.
• ASME B16.34: nilai tekanan dan suhu, bahan, dimensi, pengujian, pemeriksaan, dan penandaan untuk katup-katup industri yang bersangkutan.
• Spesifikasi API 6D: persyaratan untuk katup pipa dan saluran pipa sebagaimana ditentukan dalam proyek.

Bagaimana JST Valve Mendukung Proyek-Proyek LNG

JST Valve bekerja sama dengan pelanggan untuk mengevaluasi kondisi pengoperasian katup dan menyusun solusi yang disesuaikan dengan kebutuhan proyek. Bergantung pada aplikasi dan spesifikasi yang disetujui, cakupan pasokan dapat mencakup katup bola kriogenik, katup gerbang, katup globe, katup satu arah, katup kupu-kupu, paket katup beraktuator, serta produk pengatur aliran yang dirancang khusus.

Dukungan teknik dari JST Valve dapat mencakup:

• Tinjauan data medium, suhu, tekanan, dan tekanan diferensial
• Pemilihan bahan bodi, trim, jok, bahan pengisi, dan gasket
• Konfigurasi kap mesin yang diperpanjang dan batang yang diperpanjang
• Evaluasi pelepasan tekanan rongga dan arah dudukan
• Paket aktuator pneumatik, elektrik, hidraulik, atau fail-safe
• Dimensi, sambungan, dan pengaturan pengoperasian yang disesuaikan
• Pemeriksaan, pengujian, keterlacakan, dan dokumentasi sesuai dengan persyaratan pembelian

Informasi yang Diperlukan untuk Memilih Katup LNG

Untuk mendapatkan rekomendasi teknis dan penawaran harga yang akurat untuk Katup LNG, mohon sampaikan:

• Media proses dan komposisi fluida lengkap
• Suhu operasi minimum, normal, dan maksimum
• Suhu logam desain minimum
• Tekanan operasi dan tekanan desain
• Tekanan diferensial maksimum saat pemutusan aliran
• Jenis katup, ukuran nominal, dan kelas tekanan
• Arah aliran dan orientasi pemasangan yang diwajibkan
• Kriteria penerimaan kebocoran yang wajib dipenuhi
• Persyaratan bodi, trim, jok, bahan pengisi, dan gasket
• Standar pemutusan sambungan dan tatap muka
• Jenis aktuator, posisi saat terjadi kegagalan, dan waktu operasi yang diperlukan
• Persyaratan uji kriogenik, kebakaran, emisi, dan fungsional
• Sertifikat, rencana pemeriksaan, gambar, dan dokumentasi yang diperlukan
• Jumlah, jadwal pengiriman, dan tujuan proyek

Pertanyaan yang Sering Diajukan Mengenai Katup LNG

Suhu berapa yang harus dapat ditahan oleh katup LNG?

Suhu pada sistem LNG langsung dapat mencapai sekitar −162°C. Namun, suhu desain katup yang diperlukan bergantung pada lokasi tepat dan kondisi prosesnya. Beberapa katup di fasilitas LNG beroperasi pada suhu yang lebih tinggi, seperti pada sistem suhu rendah, uap, utilitas, atau gas yang telah diregasifikasi.

Mengapa katup LNG kriogenik menggunakan penutup katup yang diperpanjang?

Kap atau batang yang diperpanjang membantu menjauhkan area packing dan penyegelan batang dari wilayah proses yang paling dingin. Dimensi dan orientasinya harus memperhitungkan isolasi, konduksi panas, uap dingin, aksesibilitas, serta pemasangan aktuator.

Mengapa pelepasan tekanan rongga penting pada katup bola LNG?

LNG yang terperangkap di dalam rongga katup yang tertutup dapat menyerap panas, menguap, dan menimbulkan peningkatan tekanan. Oleh karena itu, konfigurasi dudukan katup bola serta arah pelepasan tekanan harus dievaluasi sesuai dengan sistem perpipaan proyek dan prinsip isolasi yang diterapkan.

Katup apa saja yang umumnya digunakan untuk isolasi LNG?

Katup bola dan katup gerbang kriogenik umumnya dipertimbangkan untuk isolasi. Katup kupu-kupu dapat dipilih untuk aplikasi berdiameter besar tertentu, sementara pilihan akhir bergantung pada persyaratan kebocoran, penurunan tekanan, torsi operasi, ruang, berat, dan standar proyek.

Apakah katup LNG juga dapat mengatur laju aliran dan tekanan?

Ya. Katup globe, katup pengatur, katup bola bersegmen, dan beberapa jenis katup kupu-kupu dapat dirancang untuk pengaturan aliran atau tekanan. Dalam menentukan ukuran katup pengatur, perlu dievaluasi koefisien aliran, penurunan tekanan, flashing, kavitasi, kebisingan, rentang pengaturan yang diperlukan, serta respons aktuator.

Apakah JST Valve dapat memproduksi katup LNG sesuai pesanan?

JST Valve dapat mengevaluasi konfigurasi katup yang disesuaikan berdasarkan data proses pelanggan, gambar teknis, persyaratan bahan, standar yang berlaku, spesifikasi aktuator, rencana inspeksi, ruang lingkup pengujian, dan persyaratan dokumentasi.

Referensi Teknis

Informasi teknis tambahan dapat diperoleh dari

Ikhtisar LNG dari Administrasi Informasi Energi AS



standar katup suhu rendah ISO 28921-1

the

Standar katup kriogenik ISO 21011

dan

ASME B16.34