Бұл суреттелген нұсқаулық металл тығыздағыштар мен құрамдас бөліктерде кездесетіндерден өзгеше полимерлі және эластомерлік материалдармен туындауы мүмкін кейбір жалпы мәселелерді көрсетеді.
Полимерлі (пластикалық және эластомерлік) компоненттердің істен шығуы және оның салдары металл жабдықтарының істен шығуы сияқты ауыр болуы мүмкін.Ұсынылған ақпарат өнеркәсіптік нысандарда қолданылатын жабдықтың полимерлік құрамдастарына әсер ететін кейбір қасиеттерді сипаттайды.Бұл ақпарат кейбір мұраға қатыстыО-сақиналар, төселген құбыр, талшықты арматураланған пластик (FRP) және төселген құбыр.Ену, шыны температурасы және тұтқыр серпімділік сияқты қасиеттердің мысалдары және олардың салдары талқыланады.
1986 жылы 28 қаңтарда «Челленджер» ғарыш кемесінің апаты әлемді дүр сілкіндірді.Жарылыс тығыздағыш сақина дұрыс жабылмағандықтан болды.
Осы мақалада сипатталған ақаулар өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылатын жабдыққа әсер ететін металл емес ақаулардың кейбір сипаттамаларын ұсынады.Әрбір жағдай үшін маңызды полимер қасиеттері талқыланады.
Эластомерлер шыны ауысу температурасына ие, ол «әйнек немесе полимер сияқты аморфты материал сынғыш шыны күйден иілгіш күйге ауысатын температура» ретінде анықталады [1].
Эластомерлер сығымдау жиынтығына ие – «берілген экструзия мен температурада белгілі бір уақыт кезеңінен кейін эластомер қалпына келмейтін деформацияның пайызы ретінде анықталады» [2].Автордың пікірінше, сығымдау деп резеңкенің бастапқы пішініне оралу мүмкіндігін айтады.Көптеген жағдайларда қысу күшеюі пайдалану кезінде пайда болатын кейбір кеңеюмен өтеледі.Алайда, төмендегі мысалда көрсетілгендей, бұл әрдайым бола бермейді.
1-ақау: ұшыру алдында қоршаған ортаның төмен температурасы (36°F) Space Shuttle Challenger-де Viton сақиналарының жеткіліксіз болуына әкелді.Түрлі жазатайым оқиғаларды зерттеуде айтылғандай: «50°F төмен температурада Viton V747-75 тығыздағыш сақинасы сынақ саңылауының ашылуын бақылауға жеткілікті икемді емес» [3].Шыны ауысу температурасы Challenger сақинасының дұрыс жабылмауын тудырады.
2-есеп: 1 және 2-суреттерде көрсетілген тығыздағыштар негізінен су мен будың әсеріне ұшырайды.Тығыздағыштар этиленпропилендиен мономерін (EPDM) пайдалану арқылы сайтта жиналды.Дегенмен, олар Viton сияқты фторэластомерлер (FKM) және Калрез сақиналары сияқты перфторэластомерлер (FFKM) сыналады.Өлшемдері әртүрлі болғанымен, 2-суретте көрсетілген барлық сақиналар бірдей өлшемнен басталады:
Не болды?Буды пайдалану эластомерлер үшін проблема болуы мүмкін.250°F-тан жоғары бу қолдану үшін FKM және FFKM кеңею және жиырылу деформациялары қаптаманың конструкциялық есептерінде ескерілуі керек.Әртүрлі эластомерлер белгілі бір артықшылықтар мен кемшіліктерге ие, тіпті жоғары химиялық төзімділікке ие.Кез келген өзгерістер мұқият күтімді қажет етеді.
Эластомерлер туралы жалпы ескертулер.Жалпы, эластомерлер 250°F жоғары және 35°F төмен температурада мамандандырылған және дизайнердің енгізуін қажет етуі мүмкін.
Қолданылатын эластомерлік құрамды анықтау маңызды.Фурье түрлендіру инфрақызыл спектроскопиясы (FTIR) жоғарыда аталған EPDM, FKM және FFKM сияқты эластомерлердің айтарлықтай әртүрлі түрлерін ажырата алады.Дегенмен, бір FKM қосындысын екіншісінен ажырату үшін тестілеу қиын болуы мүмкін.Әртүрлі өндірушілер шығарған сақиналарда әртүрлі толтырғыштар, вулканизациялар және өңдеулер болуы мүмкін.Мұның бәрі қысу қондырғысына, химиялық төзімділікке және төмен температура сипаттамаларына айтарлықтай әсер етеді.
Полимерлерде белгілі бір сұйықтықтардың өтуіне мүмкіндік беретін ұзақ, қайталанатын молекулалық тізбектер бар.Кристалдық құрылымы бар металдардан айырмашылығы, ұзын молекулалар пісірілген спагетти жіптері сияқты бір-бірімен араласады.Физикалық тұрғыдан су/бу және газдар сияқты өте кішкентай молекулалар ене алады.Кейбір молекулалар жеке тізбектер арасындағы саңылаулардан өтуге жеткілікті кішкентай.
3-сәтсіздік: Әдетте сәтсіздікті талдауды құжаттау бөліктердің кескіндерін алудан басталады.Алайда жұма күні алынған жалпақ, икемді, бензин иісі бар пластмасса дүйсенбіге қарай қатты дөңгелек құбырға айналды (фотосурет түсірілген уақыт).Құрамдас бөлік жанармай құю станциясындағы жер деңгейінен төмен электр компоненттерін қорғау үшін қолданылатын полиэтилен (PE) құбырлы қапшық болып табылады.Сіз алған жалпақ икемді пластик бөлік кабельді қорғай алмады.Бензиннің енуі химиялық емес, физикалық өзгерістерді тудырды - полиэтилен құбыры ыдыраған жоқ.Дегенмен, аз жұмсартылған құбырларға ену керек.
Ақаулық 4. Көптеген өнеркәсіптік нысандар суды тазарту, қышқылмен өңдеу және металды ластаушы заттардың болуы жоққа шығарылатын (мысалы, тамақ өнеркәсібінде) үшін тефлонмен қапталған болат құбырларды пайдаланады.Тефлонмен қапталған құбырларда болат пен төсем арасындағы сақиналы кеңістікке судың ағып кетуіне мүмкіндік беретін желдеткіш саңылаулары бар.Дегенмен, төселген құбырлар ұзақ пайдаланудан кейін жарамдылық мерзіміне ие.
4-суретте он жылдан астам HCl жеткізу үшін пайдаланылған тефлон төселген құбыр көрсетілген.Лайнер мен болат құбыр арасындағы сақиналы кеңістікте болат коррозия өнімдерінің көп мөлшері жиналады.Өнім қаптаманы ішке қарай итеріп, 5-суретте көрсетілгендей зақым келтірді. Болаттың коррозиясы құбырдан ағып кеткенше жалғасады.
Сонымен қатар, тефлон фланецінің бетінде сусымалылар пайда болады.Сығымдау тұрақты жүктеме кезіндегі деформация (деформация) ретінде анықталады.Металдар сияқты, полимерлердің сусымалылығы температураның жоғарылауымен артады.Дегенмен, болаттан айырмашылығы, сусымалы бөлме температурасында болады.Сірә, фланец бетінің көлденең қимасы азайған сайын, болат құбырдың болттары фотосуретте көрсетілген сақиналы жарықшақ пайда болғанша қатты тартылады.Дөңгелек жарықтар болат құбырды одан әрі HCl әсеріне ұшыратады.
Ақаулық 5: Жоғары тығыздықтағы полиэтилен (HDPE) төсемдер әдетте мұнай және газ өнеркәсібінде коррозияға ұшыраған болаттан жасалған су айдау желілерін жөндеу үшін қолданылады.Дегенмен, лайнердің қысымын төмендетуге арналған арнайы нормативтік талаптар бар.6 және 7-суреттер сәтсіз лайнерді көрсетеді.Жалғыз клапан төсемінің зақымдалуы сақиналы қысым ішкі жұмыс қысымынан асып кеткенде орын алады - төсем енуге байланысты істен шығады.HDPE төсемдері үшін бұл ақаулықтың алдын алудың ең жақсы жолы - құбырдың тез қысымсыздануын болдырмау.
Шыны талшықты бөлшектердің беріктігі бірнеше рет қолданғанда төмендейді.Уақыт өте келе бірнеше қабаттар деламинациялануы және жарылуы мүмкін.API 15 HR «Жоғары қысымды шыны талшықты сызықтық құбыр» қысымның 20% өзгеруі сынақ және жөндеу шегі болып табылатыны туралы мәлімдемені қамтиды.Канадалық CSA Z662 стандартының 13.1.2.8-бөлімі, Мұнай және газ құбырлары жүйелері қысымның ауытқуы құбыр өндірушісінің қысым көрсеткішінен 20%-дан төмен деңгейде сақталуы керек екенін көрсетеді.Әйтпесе, жобалық қысымды 50%-ға дейін төмендетуге болады.Қаптаумен FRP және FRP жобалау кезінде циклдік жүктемелерді ескеру қажет.
6-ақау: Тұзды сумен қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын шыны талшықты (FRP) құбырдың төменгі (6 сағат) жағы тығыздығы жоғары полиэтиленмен жабылған.Сәтсіз бөлік, істен шыққаннан кейінгі жақсы бөлік және үшінші құрамдас (өндірістен кейінгі компонентті білдіретін) сынақтан өтті.Атап айтқанда, сәтсіз бөліктің көлденең қимасы бірдей өлшемдегі дайын құбырдың көлденең қимасымен салыстырылды (8 және 9-суреттерді қараңыз).Сәтсіз көлденең қимада дайындалған құбырда жоқ кең ламинарлық жарықтар бар екенін ескеріңіз.Деламинация жаңа құбырларда да, істен шыққан құбырларда да орын алды.Деламинация шыны құрамы жоғары шыны талшықта жиі кездеседі;Жоғары шыны мазмұны үлкен күш береді.Құбыр қысымның қатты ауытқуына ұшырады (20%-дан астам) және циклдік жүктеме салдарынан істен шықты.
Сурет 9. Мұнда тығыздығы жоғары полиэтиленмен қапталған шыны талшықты құбырдағы дайын шыны талшықтардың тағы екі көлденең қимасы берілген.
Жұмыс орнында орнату кезінде құбырдың кішірек бөліктері қосылады - бұл қосылымдар өте маңызды.Әдетте, құбырдың екі бөлігі біріктіріліп, құбырлар арасындағы саңылау «шыбықпен» толтырылады.Содан кейін буындар кең ені бар шыны талшықты арматураның бірнеше қабаттарына оралып, шайырмен сіңдірілген.Қосылыстың сыртқы бетінде жеткілікті болат жабыны болуы керек.
Астар мен шыны талшықтар сияқты металл емес материалдар тұтқыр серпімді болып табылады.Бұл сипаттаманы түсіндіру қиын болса да, оның көріністері жиі кездеседі: зақымдану әдетте орнату кезінде орын алады, бірақ ағып кету дереу пайда болмайды.«Тұтқыр серпімділік - деформацияланған кезде тұтқырлық және серпімділік қасиеттерін көрсететін материалдың қасиеті.Тұтқыр материалдар (мысалы, бал) ығысу ағынына қарсы тұрады және кернеу әсер еткенде уақыт өте сызықты деформацияланады.Серпімді материалдар (мысалы, болат) бірден деформацияланады, сонымен қатар кернеу жойылғаннан кейін бастапқы күйіне тез оралады.Тұтқыр серпімді материалдардың екі қасиеті де бар, сондықтан уақыт бойынша өзгеретін деформацияны көрсетеді.Серпімділік әдетте реттелген қатты денелердегі кристалдық жазықтықтар бойымен байланыстардың созылуынан туындайды, ал тұтқырлық аморфты материал ішіндегі атомдар немесе молекулалардың диффузиясынан туындайды » [4].
Шыны талшықты және пластикалық компоненттер орнату және өңдеу кезінде ерекше күтімді қажет етеді.Әйтпесе, олар жарылып кетуі мүмкін және зақымдануы гидростатикалық сынақтан кейін көп ұзамай көрінбеуі мүмкін.
Шыны талшықты төсемдердің істен шығуының көпшілігі орнату кезіндегі зақымданудан болады [5].Гидростатикалық сынақ қажет, бірақ пайдалану кезінде орын алуы мүмкін болмашы зақымдарды анықтамайды.
Сурет 10. Мұнда шыны талшықты құбыр сегменттері арасындағы ішкі (сол) және сыртқы (оң) интерфейстер көрсетілген.
Ақау 7. 10-суретте шыны талшықты құбырлардың екі секциясының қосылуы көрсетілген.11-суретте қосылымның көлденең қимасы көрсетілген.Құбырдың сыртқы беті жеткілікті түрде нығайтылмаған және тығыздалмаған, тасымалдау кезінде құбыр сынған.Буындарды нығайту бойынша ұсыныстар DIN 16966, CSA Z662 және ASME NM.2-де берілген.
Тығыздығы жоғары полиэтилен құбырлары жеңіл, коррозияға төзімді және әдетте зауыт алаңдарында өрт сөндіру түтіктерін қоса алғанда, газ және су құбырлары үшін қолданылады.Бұл желілердегі бұзылулардың көпшілігі қазба жұмыстары кезінде алынған зақымдармен байланысты [6].Дегенмен, жарықшақтардың баяу өсуі (SCG) бұзылуы салыстырмалы түрде төмен кернеулер мен минималды штаммдарда да орын алуы мүмкін.Есептерге сәйкес, «SCG - жобалық қызмет мерзімі 50 жыл болатын жер асты полиэтилен (ПЭ) құбырларындағы жалпы ақаулық режимі» [7].
8-ақау: 20 жылдан астам пайдаланудан кейін өрт сөндіру шлангінде SCG пайда болды.Оның сынуы келесі сипаттамаларға ие:
SCG сәтсіздігі сыну үлгісімен сипатталады: ол ең аз деформацияға ие және бірнеше концентрлік сақиналарға байланысты пайда болады.SCG аумағы шамамен 2 x 1,5 дюймге дейін ұлғайғаннан кейін жарықтар тез таралады және макроскопиялық белгілер айқынырақ болады (12-14-суреттер).Желіде апта сайын 10%-дан астам жүктеме өзгерістері болуы мүмкін.Ескі HDPE қосылыстары ескі HDPE қосылыстарына қарағанда жүктеме ауытқуларына байланысты бұзылуға төзімдірек екендігі хабарланды [8].Дегенмен, қолданыстағы нысандар HDPE өрт шлангілерінің ескіруіне байланысты SCG әзірлеуді қарастыруы керек.
Сурет 12. Бұл фотосуретте Т-бұтақтың негізгі құбырмен қиылысатын жері көрсетілген, қызыл жебемен көрсетілген жарықшақ пайда болады.
Күріш.14. Мұнда сіз Т-тәрізді тармақтың сынған бетін негізгі Т-тәрізді құбырға жақындатыңыз.Ішкі бетінде айқын жарықтар бар.
Аралық көлемді контейнерлер (IBC) аз мөлшердегі химиялық заттарды сақтау және тасымалдау үшін жарамды (15-сурет).Олардың сенімділігі сонша, олардың сәтсіздігі айтарлықтай қауіп төндіретінін ұмыту оңай.Дегенмен, MDS ақаулары айтарлықтай қаржылық шығындарға әкелуі мүмкін, олардың кейбірін авторлар қарастырады.Көптеген сәтсіздіктер дұрыс емес өңдеуден болады [9-11].IBC тексеру оңай болып көрінгенімен, дұрыс емес өңдеуден туындаған HDPE-дегі жарықтарды анықтау қиын.Қауіпті өнімдері бар сусымалы контейнерлерді жиі өңдейтін компаниялардағы активтер менеджерлері үшін тұрақты және мұқият сыртқы және ішкі тексерулер міндетті болып табылады.Құрама Штаттарда.
Полимерлерде ультракүлгін (УК) зақымдану және қартаю жиі кездеседі.Бұл сақина сақинасын сақтау нұсқауларын мұқият орындауымыз керек және үсті ашық резервуарлар мен тоған төсемдері сияқты сыртқы компоненттердің қызмет ету мерзіміне әсерін ескеруіміз керек дегенді білдіреді.Техникалық қызмет көрсету бюджетін оңтайландыру (азайту) қажет болғанымен, сыртқы компоненттерді, әсіресе күн сәулесінің әсеріне ұшырағандарды біраз тексеру қажет (16-сурет).
Шыны ауысу температурасы, сығымдау жиынтығы, ену, бөлме температурасының сусымалылығы, тұтқыр серпімділік, жарықтардың баяу таралуы және т.б. сияқты сипаттамалар пластикалық және эластомерлік бөлшектердің жұмыс сипаттамаларын анықтайды.Маңызды компоненттерге тиімді және тиімді қызмет көрсетуді қамтамасыз ету үшін бұл қасиеттерді ескеру қажет, ал полимерлер бұл қасиеттерді білуі керек.
Авторлар өз нәтижелерін саламен бөліскені үшін түсінікті клиенттер мен әріптестерге алғыс білдіреді.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12-ші басылым, Thomas Press International, Лондон, Ұлыбритания, 1992 ж.
2. Интернет көзі: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Viton V747-75 тығыздау қабілетіне температура мен сақина бетін өңдеудің әсері.NASA техникалық құжаты 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Канадалық мұнай және газ өндірушілеріне арналған үздік тәжірибелер (CAPP), «Армирленген композиттік (металл емес) құбыр желісін пайдалану», сәуір 2017 ж.
6. Маупин Дж. және Мамун М. Пластикалық құбырдың істен шығуы, тәуекелі мен қауіптілігін талдау, DOT жобасы № 194, 2009 ж.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi және Jingyan Zheng, Полиэтилендегі жарықтардың баяу өсу механизмдері: соңғы элементтер әдістері, 2015 ASME қысымды ыдыстар және құбырлар конференциясы, Бостон, MA, 2015 ж.
8. Олифант, К., Конрад, М. және Брайс, В., Пластикалық су құбырының шаршауы: PE4710 құбырының шаршау дизайнына арналған техникалық шолу және ұсыныстар, Пластикалық құбырлар қауымдастығы атынан техникалық есеп, 2012 жылғы мамыр.
9. Сұйықтықтарды аралық сыйымдылық контейнерлерінде сақтауға арналған CBA/SIA нұсқаулары, ICB 2-шығарылым, 2018 жылғы қазан Онлайн: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Way, Charter, Causes of IBC Leaks in Chemical Plants – An Analysis of Operating Experience, Seminar Series No. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, онлайн: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Мадден, Д., IBC қорапшаларына күтім жасау: оларды соңғы етіп жасау үшін бес кеңес, Bulk Containers, IBC Totes, Sustainability бөлімінде жарияланған, blog.containerexchanger.com сайтында жарияланған, 15 қыркүйек, 2018 ж.
Ана Бенц - IRISNDT бас инженері (5311 86-шы көше, Эдмонтон, Альберта, Канада T6E 5T8; Телефон: 780-577-4481; Электрондық пошта: [email protected]).Ол 24 жыл бойы коррозия, ақау және инспекция бойынша маман болып жұмыс істеді.Оның тәжірибесі алдыңғы қатарлы тексеру әдістерін қолдана отырып тексерулер жүргізуді және зауыттарды тексеру бағдарламаларын ұйымдастыруды қамтиды.Mercedes-Benz бүкіл әлем бойынша химиялық өңдеу өнеркәсібіне, мұнай-химия зауыттарына, тыңайтқыштар мен никель зауыттарына, сондай-ақ мұнай және газ өндіру зауыттарына қызмет көрсетеді.Ол Венесуэладағы Саймон Боливар университетінде материалдар инженериясы және Британдық Колумбия университетінде материалдар инженериясы магистрі дәрежесін алды.Ол бірнеше Канадалық жалпы стандарттар кеңесінің (CGSB) бұзылмайтын сынақ сертификаттарына, сонымен қатар API 510 сертификатына және CWB тобының 3-деңгейлі сертификатына ие.Бенц 15 жыл бойы NACE Эдмонтон атқарушы филиалының мүшесі болды және бұған дейін Канадалық дәнекерлеу қоғамының Эдмонтон филиалында әртүрлі лауазымдарда қызмет еткен.
NINGBO BODI SEALS CO.,LTD БАРЛЫҚ ТҮРЛЕРІН ӨНДІРЕДІFFKM ORING,FKM ОРИНГ ЖИНАҚТАРЫ,
ОСЫ ЖЕРДЕ БІЗГЕ БАЙЛАНЫСҚА ҚОШ КЕЛДІҢІЗ, РАХМЕТ!
Жіберу уақыты: 18 қараша 2023 ж