Трубопроводы для транспортировки должны разрабатываться из условия сохранения их работоспособности в диапазоне от +50 °С до минусовых температур подаваемого по ним продукта.
Трубопровод можно не изолировать при условии, что его длина крайне мала, длительность работы невелика и скорость проходящей по нему жидкости высокая. Во всех других случаях трубопроводы для работы с криогенными продуктами должны быть изолированы для обеспечения относительно малого теплопритока из окружающей среды. Наиболее простой способ — невакуумная изоляция матами из стекловолокна и пенопластиков с покрытием снаружи полимерной пленкой, защищающей трубопровод от влаги воздуха. Для такой способ изоляции следует признать наиболее целесообразным.
Однако в случае необходимости уменьшения теплопритоков к системе и исключению двухфазного потока в трубопроводах могут применяться освоенные промышленностью для других криогенных продуктов трубопроводы с вакуумной (порошковой и экранно-вакуумной) изоляцией.
Наибольшее распространение в заправочных криогенных системах для кислорода, азота и водорода получили конструкции внутренних трубопроводов из гладких цельнотянутых или сварных труб из нержавеющей стали 12Х18Н10Т или инвара 36НХ, имеющего относительно малый коэффициент линейного расширения. Наружный кожух изготавливается из нержавеющей или углеродистой стали. Пространство между внутренней и внешней трубами (кожухом) заполняется порошком (аэрогелем или перлитом) или обматывается слоисто-вакуумной изоляцией и вакуумируется. Внутренняя труба фиксируется относительно наружной с помощью опор различной конструкции из стеклопластиков.
Для служебных помещений, где устанавливается криогенные трубопроводы нужно использовать систему водостоков. Определиться с выбором и посмотреть конструкции Вы можете тут — http://profmarket74.ru/vodostoki.html.
На рисунках ниже представлены типовые конструкции вакуумных криогенных трубопроводов с автономной изоляционной полостью и с сильфонным компенсатором.
Секции трубопроводов на основных предприятиях, выпускающих криогенное оборудование, унифицированы, как и элементы, с помощью которых создается трубопроводная сеть: колена, тройники, гибкие металлорукава, сильфонные компенсаторы, опоры, предохранительные мембраны.
При создании криогенных систем особое внимание следует обратить на компенсационные узлы и крепление трубопроводов к основаниям эстакад или проходных каналов, по которым они прокладываются. Это вызвано большим перепадом температур и, следовательно, температурными деформациями, возникающими при захолаживании системы. Сжатие внутренней трубы при охлаждении компенсируется с помощью установки сильфонов. Для защиты от излишнего сжатия или растяжения сильфоны снабжают ограничителями. При этом жидкостные трубы целесообразно изготавливать из материала с малым коэффициентом теплового расширения.
Одним из часто применяемых элементов, соединяющих коммуникации заправочных систем и компенсирующих температурные деформации, являются металлорукава, которые особенно часто используются при соединении заправочных систем с наполнительными соединениями потребителя, где требуется гибкая связь.
Криогенная арматура служит для перекрытия или регулирования потоков криогенных жидкостей путем непосредственного воздействия на них. Арматура, устанавливаемая в криогенных системах работает в более жестких условиях, чем общепромышленная арматура Это и существенно более широкий диапазон изменения температуры, затрудняющий герметизацию затворов, что требует увеличения мощности приводов арматуры, возникает необходимость в специальных материалах и появляются высокие требования к тепловой изоляции. При всем этом должны обеспечиваться небольшое гидравлическое сопротивление арматуры, отсутствие утечек, высокая надежность и большой ресурс работы.
Арматуру выполняют различного назначения: запорная, регулирующая, предохранительная с разной степенью зашиты от перепада температур. Ее выполняют с ручным и пневматическим управлением, что связано со степенью автоматизации заправочной системы Изоляция арматуры может быть как обычной, не вакуумной, так и усложненной — вакуумной. При этом следует иметь в виду, что из-за высокой стоимости вакуумной арматуры ее применение для не всегда оправдано.