Гэта ілюстраванае кіраўніцтва паказвае некаторыя агульныя праблемы, якія могуць узнікнуць з палімернымі і эластамернымі матэрыяламі, якія адрозніваюцца ад тых, што ўзнікаюць з металічнымі ўшчыльненнямі і кампанентамі.
Паломка палімерных (пластмасавых і эластамерных) кампанентаў і яе наступствы могуць быць такімі ж сур'ёзнымі, як і паломка металічнага абсталявання.Прадстаўленая інфармацыя апісвае некаторыя ўласцівасці, якія ўплываюць на палімерныя кампаненты абсталявання, якое выкарыстоўваецца на прамысловых прадпрыемствах.Гэтая інфармацыя датычыцца некаторай спадчыныЎшчыльняльныя кольцы, трубы з футроўкай, армаваны пластыкам (FRP) і трубы з футроўкай.Абмяркоўваюцца прыклады такіх уласцівасцей, як пранікненне, тэмпература шкла і вязкапругкасць, і іх наступствы.
28 студзеня 1986 года катастрофа шатла "Чэленджэр" узрушыла свет.Выбух адбыўся з-за таго, што ўшчыльняльнае кольца не ўшчыльнялася належным чынам.
Няспраўнасці, апісаныя ў гэтым артыкуле, прадстаўляюць некаторыя характарыстыкі неметалічных дэфектаў, якія ўплываюць на абсталяванне, якое выкарыстоўваецца ў прамысловасці.Для кожнага выпадку абмяркоўваюцца важныя ўласцівасці палімера.
Эластамеры маюць тэмпературу шклянога пераходу, якая вызначаецца як «тэмпература, пры якой аморфны матэрыял, напрыклад, шкло або палімер, пераходзіць з далікатнага шклянога стану ў пластычны стан» [1].
Эластамеры маюць кампрэсію - "вызначаную як працэнт дэфармацыі, якую эластамер не можа аднавіць пасля фіксаванага перыяду часу пры дадзенай экструзіі і тэмпературы" [2].На думку аўтара, пад кампрэсіяй разумеецца здольнасць гумы вяртацца да сваёй першапачатковай формы.У многіх выпадках узмацненне сціску кампенсуецца некаторым пашырэннем, якое адбываецца падчас выкарыстання.Аднак, як паказвае прыклад ніжэй, гэта не заўсёды так.
Няспраўнасць 1: нізкая тэмпература навакольнага асяроддзя (36°F) перад запускам прывяла да недастатковай колькасці ўшчыльняльных кольцаў Viton на шатле "Чэленджэр".Як было сказана ў розных расследаваннях няшчасных выпадкаў: «Пры тэмпературах ніжэй за 50°F, ушчыльняльнае кольца Viton V747-75 недастаткова гнуткае, каб адсочваць адкрыццё тэставага зазору» [3].Тэмпература шклянога пераходу прыводзіць да таго, што ўшчыльняльнае кольца Challenger не ўшчыльняецца належным чынам.
Праблема 2: ушчыльнення, паказаныя на малюнках 1 і 2, у асноўным падвяргаюцца ўздзеянню вады і пары.Пломбы былі сабраны на месцы з выкарыстаннем мономера этылен-прапілен-дыен (EPDM).Аднак яны выпрабоўваюць фторэластамеры (FKM), такія як Viton) і перфторэластамеры (FFKM), такія як ушчыльняльныя кольцы Kalrez.Нягледзячы на тое, што памеры адрозніваюцца, усе ўшчыльняльныя кольцы, паказаныя на малюнку 2, спачатку маюць аднолькавы памер:
Што здарылася?Выкарыстанне пара можа быць праблемай для эластамераў.Для прымянення пара пры тэмпературы вышэй за 250°F пры разліках канструкцыі ўпакоўкі неабходна ўлічваць дэфармацыі пашырэння і сціску FKM і FFKM.Розныя эластомеры маюць пэўныя перавагі і недахопы, нават тыя, якія валодаюць высокай хімічнай устойлівасцю.Любыя змены патрабуюць стараннага сыходу.
Агульныя заўвагі па эластамерах.Увогуле, выкарыстанне эластамераў пры тэмпературах вышэй за 250°F і ніжэй за 35°F з'яўляецца спецыялізаваным і можа запатрабаваць удзелу дызайнера.
Важна вызначыць выкарыстоўваны эластомерный склад.Інфрачырвоная спектраскапія з пераўтварэннем Фур'е (FTIR) можа адрозніваць істотна розныя тыпы эластамераў, такіх як EPDM, FKM і FFKM, згаданыя вышэй.Аднак тэставанне, каб адрозніць адно злучэнне FKM ад іншага, можа быць складанай задачай.Ушчыльняльныя кольцы, зробленыя рознымі вытворцамі, могуць мець розныя напаўняльнікі, вулканізацыю і апрацоўку.Усё гэта істотна ўплывае на кампрэсіўнасць, хімічную ўстойлівасць і нізкатэмпературныя характарыстыкі.
Палімеры маюць доўгія паўтаральныя малекулярныя ланцугі, якія дазваляюць пэўным вадкасцям пранікаць у іх.У адрозненне ад металаў, якія маюць крышталічную структуру, доўгія малекулы пераплятаюцца адна з адной, як ніткі вараных спагецці.Фізічна могуць пранікаць вельмі малыя малекулы, такія як вада/пар і газы.Некаторыя малекулы досыць малыя, каб прайсці праз шчыліны паміж асобнымі ланцужкамі.
Няспраўнасць 3: Як правіла, дакументаванне расследавання аналізу няспраўнасці пачынаецца з атрымання малюнкаў дэталяў.Аднак плоскі, гнуткі, прапахлы бензінам кавалак пластыка, атрыманы ў пятніцу, ператварыўся ў цвёрдую круглую трубу да панядзелка (час, калі было зроблена фота).Кампанент, як паведамляецца, уяўляе сабой абалонку трубы з поліэтылену (PE), якая выкарыстоўваецца для абароны электрычных кампанентаў пад узроўнем зямлі на АЗС.Плоскі гнуткі пластык, які вы атрымалі, не абараняе кабель.Пранікненне бензіну выклікала фізічныя, а не хімічныя змены – поліэтыленавая труба не расклалася.Аднак неабходна пранікаць у менш размякчаныя трубы.
Няспраўнасць 4. На многіх прамысловых прадпрыемствах сталёвыя трубы з тефлоновым пакрыццём выкарыстоўваюцца для водападрыхтоўкі, кіслотнай ачысткі і там, дзе выключана наяўнасць металічных забруджванняў (напрыклад, у харчовай прамысловасці).Трубы з тэфлонавым пакрыццём маюць вентыляцыйныя адтуліны, якія дазваляюць вадзе, якая прасочваецца ў кальцавую прастору паміж сталлю і футроўкай, сцякаць.Аднак трубы з футроўкай маюць тэрмін прыдатнасці пасля працяглага выкарыстання.
На малюнку 4 паказана труба з тэфлонавым пакрыццём, якая выкарыстоўвалася для падачы HCl больш за дзесяць гадоў.У кальцавой прасторы паміж гільзай і сталёвай трубой назапашваецца вялікая колькасць прадуктаў карозіі сталі.Прадукт выштурхнуў футроўку ўнутр, што прывяло да пашкоджання, як паказана на малюнку 5. Карозія сталі працягваецца, пакуль труба не пачне цячы.
Акрамя таго, на паверхні тэфлонавага фланца адбываецца паўзучасць.Ползучесть вызначаецца як дэфармацыя (дэфармацыя) пры пастаяннай нагрузцы.Як і ў выпадку з металамі, паўзучасць палімераў павялічваецца з павышэннем тэмпературы.Аднак, у адрозненне ад сталі, паўзучасць адбываецца пры пакаёвай тэмпературы.Хутчэй за ўсё, па меры памяншэння перасеку паверхні фланца адбываецца перацягванне балтаў сталёвай трубы да з'яўлення кальцавой расколіны, паказанай на фота.Кругавыя расколіны дадаткова падвяргаюць сталёвую трубу ўздзеянню HCl.
Няспраўнасць 5: Укладышы з поліэтылену высокай шчыльнасці (HDPE) звычайна выкарыстоўваюцца ў нафтавай і газавай прамысловасці для рамонту падвергнутых карозіі стальных ліній нагнятання вады.Аднак існуюць асаблівыя нарматыўныя патрабаванні да скіду ціску ў лайнеры.На малюнках 6 і 7 паказаны няспраўны лайнер.Пашкоджанне асобнай гільзы клапана адбываецца, калі ціск у затрубным прасторы перавышае ўнутраны працоўны ціск - гільза выходзіць з ладу з-за праколу.Для ўкладышаў з ПНД лепшы спосаб прадухіліць гэтую няспраўнасць - пазбегнуць хуткай разгерметызацыі трубы.
Трываласць дэталяў з шкловалакна зніжаецца пры шматразовым выкарыстанні.Некалькі слаёў з часам могуць расслаіцца і парэпацца.API 15 HR «Шкловалакновая лінейная труба высокага ціску» змяшчае сцвярджэнне, што змяненне ціску на 20% з'яўляецца мяжой выпрабаванняў і рамонту.Раздзел 13.1.2.8 канадскага стандарту CSA Z662 "Нафта- і газаправодныя сістэмы" вызначае, што ваганні ціску павінны падтрымлівацца ніжэй за 20% ад намінальнага ціску, вызначанага вытворцам труб.У адваротным выпадку разліковы ціск можа знізіцца да 50%.Пры праектаванні FRP і FRP з ашалёўкай неабходна ўлічваць цыклічныя нагрузкі.
Няспраўнасць 6: ніжняя (6 гадзін) труба са шкловалакна (FRP), якая выкарыстоўваецца для падачы салёнай вады, пакрыта поліэтыленам высокай шчыльнасці.Былі пратэставаны няспраўная дэталь, спраўная частка пасля адмовы і трэці кампанент (прадстаўляючы кампанент пасля вытворчасці).У прыватнасці, перасек разбуранага ўчастка параўноўвалі з перасекам зборнай трубы таго ж памеру (гл. малюнкі 8 і 9).Звярніце ўвагу, што няўдалы папярочны перасек мае шырокія ўнутрыслаёвыя расколіны, якіх няма ў вырабленай трубе.Расслаенне адбылося як у новых, так і ў няспраўных трубах.Расслаенне часта сустракаецца ў шкловалакне з высокім утрыманнем шкла;Высокае ўтрыманне шкла надае вялікую трываласць.Трубаправод падвяргаўся моцным ваганням ціску (больш за 20%) і выйшаў з ладу з-за цыклічных нагрузак.
Малюнак 9. Вось яшчэ два папярочныя разрэзы гатовай шкловалакна ў трубе са шкловалакна з поліэтыленам высокай шчыльнасці.
Падчас мантажу на месцы злучаюцца меншыя ўчасткі труб - гэтыя злучэнні вельмі важныя.Як правіла, два кавалкі трубы злучаюцца ўсутыч, а шчыліны паміж трубамі запаўняюцца шпатлёўкай.Затым месцы злучэнняў абгортваюцца некалькімі пластамі шклапластыкавай арматуры шырокай шырыні і прамакаюцца смалой.Вонкавая паверхня злучэння павінна мець дастаткова сталёвае пакрыццё.
Неметалічныя матэрыялы, такія як лайнеры і шкловалакно, з'яўляюцца вязкапругкімі.Нягледзячы на тое, што гэтую характарыстыку складана растлумачыць, яе праявы часта сустракаюцца: пашкоджанні звычайна ўзнікаюць падчас мантажу, але ўцечка ўзнікае не адразу.«Вязкапругкасць - гэта ўласцівасць матэрыялу, які праяўляе як вязкія, так і пругкія ўласцівасці пры дэфармацыі.Глейкія матэрыялы (напрыклад, мёд) супрацьстаяць зруху і лінейна дэфармуюцца з цягам часу пры нагрузцы.Эластычныя матэрыялы (напрыклад, сталь) адразу дэфармуюцца, але таксама хутка вяртаюцца ў зыходны стан пасля зняцця напружання.Глейкапругкія матэрыялы валодаюць абедзвюма ўласцівасцямі і, такім чынам, праяўляюць дэфармацыю, якая змяняецца ў часе.Пругкасць звычайна з'яўляецца вынікам расцяжэння сувязяў уздоўж крышталічных плоскасцей ва ўпарадкаваных цвёрдых целах, у той час як глейкасць з'яўляецца вынікам дыфузіі атамаў або малекул у аморфным матэрыяле» [4].
Дэталі са шкловалакна і пластыка патрабуюць асаблівай асцярожнасці падчас мантажу і працы.У адваротным выпадку яны могуць парэпацца, і пашкоджанні могуць стаць відавочнымі толькі пасля гідрастатычнага выпрабавання.
Большасць няспраўнасцяў шклапластыкавых накладак адбываецца з-за пашкоджанняў падчас мантажу [5].Гідрастатычныя выпрабаванні неабходныя, але не выяўляюць невялікіх пашкоджанняў, якія могуць узнікнуць падчас выкарыстання.
Малюнак 10. Тут паказаны ўнутраны (злева) і знешні (справа) інтэрфейсы паміж сегментамі шклапластыкавай трубы.
Дэфект 7. На малюнку 10 паказана злучэнне двух секцый шклопластыкавыя труб.На малюнку 11 паказаны разрэз злучэння.Знешняя паверхня трубы не была дастаткова ўмацавана і герметызавана, і падчас транспарціроўкі труба зламалася.Рэкамендацыі па ўзмацненні злучэнняў прыведзены ў DIN 16966, CSA Z662 і ASME NM.2.
Трубы з поліэтылену высокай шчыльнасці лёгкія, устойлівыя да карозіі і звычайна выкарыстоўваюцца для газавых і водаправодных труб, у тым ліку пажарных рукавоў на фабрычных пляцоўках.Большасць аварый на гэтых лініях звязана з пашкоджаннямі, атрыманымі падчас земляных работ [6].Аднак адмова ад павольнага росту расколін (SCG) таксама можа адбыцца пры адносна нізкіх напружаннях і мінімальных дэфармацыях.Паводле паведамленняў, «SCG з'яўляецца агульным рэжымам адмовы ў падземных поліэтыленавых (ПЭ) трубаправодах з разліковым тэрмінам службы 50 гадоў» [7].
Памылка 8: SCG утварыўся ў пажарным шлангу пасля больш чым 20 гадоў выкарыстання.Яго пералом мае наступныя характарыстыкі:
Паражэнне SCG характарызуецца карцінай пералому: ён мае мінімальную дэфармацыю і ўзнікае з-за некалькіх канцэнтрычных кольцаў.Як толькі плошча SCG павялічваецца прыкладна да 2 х 1,5 цаляў, расколіна хутка распаўсюджваецца і макраскапічныя асаблівасці становяцца менш відавочнымі (малюнкі 12-14).Кожны тыдзень нагрузка на лінію можа змяняцца больш чым на 10%.Паведамляецца, што старыя злучэнні з ПНД больш устойлівыя да разбурэння з-за ваганняў нагрузкі, чым старыя злучэння з ПНД [8].Тым не менш, існуючыя прадпрыемствы павінны разгледзець пытанне аб развіцці SCG па меры старэння пажарных рукавоў HDPE.
Малюнак 12. На гэтым фота паказана, дзе Т-вобразная галіна перасякаецца з асноўнай трубой, ствараючы расколіну, пазначаную чырвонай стрэлкай.
Рыс.14. Тут вы можаце зблізку ўбачыць паверхню разлому Т-вобразнага адводу асноўнай Т-вобразнай трубы.На ўнутранай паверхні ёсць відавочныя расколіны.
Прамежкавыя кантэйнеры для масавых грузаў (IBC) падыходзяць для захоўвання і транспарціроўкі невялікіх колькасцяў хімічных рэчываў (малюнак 15).Яны настолькі надзейныя, што лёгка забыцца, што іх няспраўнасць можа прадстаўляць істотную небяспеку.Аднак збоі MDS могуць прывесці да значных фінансавых страт, некаторыя з якіх разглядаюцца аўтарамі.Большасць паломак выклікана няправільным зваротам [9-11].Нягледзячы на тое, што агляд IBC здаецца простым, расколіны ў ПНД, выкліканыя няправільным выкарыстаннем, цяжка выявіць.Для менеджэраў актываў у кампаніях, якія часта працуюць з кантэйнерамі, якія змяшчаюць небяспечныя прадукты, абавязковыя рэгулярныя і дбайныя знешнія і ўнутраныя праверкі.у Злучаных Штатах.
Ультрафіялетавае (УФ) пашкоджанне і старэнне распаўсюджаны ў палімерах.Гэта азначае, што мы павінны ўважліва прытрымлівацца інструкцый па захоўванні ўшчыльняльных кольцаў і ўлічваць уплыў на тэрмін службы знешніх кампанентаў, такіх як рэзервуары з адкрытым верхам і футроўка сажалак.Нягледзячы на тое, што нам трэба аптымізаваць (мінімізаваць) бюджэт на тэхнічнае абслугоўванне, неабходны пэўны агляд знешніх кампанентаў, асабліва тых, якія падвяргаюцца ўздзеянню сонечнага святла (малюнак 16).
Такія характарыстыкі, як тэмпература шклянога пераходу, устойлівасць пры сціску, пранікненне, паўзучасць пры пакаёвай тэмпературы, вязкапругкасць, павольнае распаўсюджванне расколін і г.д., вызначаюць эксплуатацыйныя характарыстыкі пластмасавых і эластамерных дэталяў.Каб забяспечыць эфектыўнае і эфектыўнае абслугоўванне крытычна важных кампанентаў, неабходна ўлічваць гэтыя ўласцівасці, і палімеры павінны ведаць пра гэтыя ўласцівасці.
Аўтары хацелі б падзякаваць праніклівым кліентам і калегам за тое, што яны падзяліліся сваімі высновамі з галіной.
1. Люіс-старэйшы, Рычард Дж., Кароткі хімічны слоўнік Хаўлі, 12-е выданне, Thomas Press International, Лондан, Вялікабрытанія, 1992 г.
2. Інтэрнэт-крыніца: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Лах, Сінція Л., Уплыў тэмпературы і апрацоўкі паверхні ўшчыльняльнага кольцы на здольнасць герметызацыі Viton V747-75.Тэхнічны дакумент NASA 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Лепшыя практыкі для канадскіх вытворцаў нафты і газу (CAPP), «Выкарыстанне армаванага кампазітнага (неметалічнага) трубаправода», красавік 2017 г.
6. Маўпін Дж. і Мамун М. Аналіз няспраўнасці, рызыкі і небяспекі пластыкавых труб, праект DOT № 194, 2009 г.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi і Jingyan Zheng, Механізмы павольнага росту расколін у поліэтылене: Метады канчатковых элементаў, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Оліфант, К., Конрад, М., і Брайс, У., Стомленасць пластыкавых вадаправодных труб: тэхнічны агляд і рэкамендацыі па канструкцыі на стомленасць трубы PE4710, тэхнічная справаздача ад імя Асацыяцыі пластыкавых труб, май 2012 г.
9. Рэкамендацыі CBA/SIA па захоўванні вадкасцей у кантэйнерах прамежкавай грузападымальнасці, ICB, выпуск 2, кастрычнік 2018 г. Інтэрнэт: 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. Мэдэн, Д., Сыход за таталізатарамі IBC: пяць саветаў, як зрабіць іх даўгавечнымі, апублікавана ў кантэйнерах для масавых грузаў, таталізатараў IBC, устойлівае развіццё, апублікавана на blog.containerexchanger.com, 15 верасня 2018 г.
Ана Бенц з'яўляецца галоўным інжынерам IRISNDT (5311 86th Street, Эдмантан, Альберта, Канада T6E 5T8; тэлефон: 780-577-4481; электронная пошта: [электронная пошта абаронена]).24 гады адпрацавала спецыялістам па карозіі, адмовах і інспекцыі.Яе вопыт уключае правядзенне інспекцый з выкарыстаннем перадавых метадаў інспекцыі і арганізацыю праграм інспекцыі раслін.Mercedes-Benz абслугоўвае хімічную прамысловасць, нафтахімічныя заводы, заводы па вытворчасці ўгнаенняў і нікелевыя заводы па ўсім свеце, а таксама заводы па здабычы нафты і газу.Яна атрымала ступень інжынера па матэрыялах ва Універсітэце Сімона Балівара ў Венесуэле і ступень магістра інжынерыі па матэрыялах ва Універсітэце Брытанскай Калумбіі.Яна мае некалькі сертыфікатаў неразбуральнага кантролю Канадскага савета па агульным стандартам (CGSB), а таксама сертыфікат API 510 і сертыфікат CWB Group Level 3.Бенц быў членам выканаўчага аддзела NACE у Эдмантане на працягу 15 гадоў, а раней працаваў на розных пасадах у Канадскім зварачным таварыстве аддзялення Эдмантана.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD ВЫРАБЛЯЕ ЎСЕ ВІДЫФФКМ АРЫНГ,FKM ORING КОМПЛЕКТЫ,
Сардэчна запрашаем, каб звязацца з намі ТУТ, ДЗЯКУЙ!
Час публікацыі: 18 лістапада 2023 г