Овај илустровани водич показује неке уобичајене проблеме који се могу јавити са полимерним и еластомерним материјалима који се разликују од оних који се јављају са металним заптивкама и компонентама.
Квар полимерних (пластичних и еластомерних) компоненти и његове последице могу бити једнако озбиљни као и квар металне опреме.Приказане информације описују неке од својстава која утичу на полимерне компоненте опреме која се користи у индустријским објектима.Ове информације се односе на неку заоставштинуО-прстенови, обложена цев, пластика ојачана влакнима (ФРП) и обложена цев.Разматрани су примери својстава као што су пенетрација, температура стакла и вискоеластичност и њихове импликације.
28. јануара 1986. катастрофа спејс шатла Челенџер шокирала је свет.До експлозије је дошло јер О-прстен није правилно заптио.
Грешке описане у овом чланку уводе неке од карактеристика неметалних кварова који утичу на опрему која се користи у индустријским апликацијама.За сваки случај разматрају се важна својства полимера.
Еластомери имају температуру преласка у стакло, која се дефинише као „температура на којој аморфни материјал, као што је стакло или полимер, прелази из кртог стакластог стања у дуктилно стање“ [1].
Еластомери имају скуп компресије – „дефинисан као проценат напрезања који еластомер не може да се опорави након одређеног временског периода на датој екструзији и температури“ [2].Према аутору, компресија се односи на способност гуме да се врати у првобитни облик.У многим случајевима, појачање компресије је надокнађено неким проширењем које се дешава током употребе.Међутим, као што показује пример у наставку, то није увек случај.
Грешка 1: Ниска температура околине (36°Ф) пре лансирања довела је до недовољних Витон О-прстенова на спејс шатлу Цхалленгер.Као што је наведено у различитим истраживањима несрећа: „На температурама испод 50°Ф, Витон В747-75 О-прстен није довољно флексибилан да прати отварање испитног зазора” [3].Температура преласка стакла узрокује да Цхалленгер О-прстен не заптива правилно.
Проблем 2: Заптивке приказане на сликама 1 и 2 су првенствено изложене води и пари.Заптивке су монтиране на лицу места коришћењем етилен пропилен диен мономера (ЕПДМ).Међутим, они тестирају флуороеластомере (ФКМ) као што је Витон) и перфлуороеластомер (ФФКМ) као што су Калрез О-прстенови.Иако се величине разликују, сви О-прстенови приказани на слици 2 почињу исте величине:
Шта се десило?Употреба паре може бити проблем за еластомере.За примену паре изнад 250°Ф, деформације ширења и скупљања ФКМ и ФФКМ морају се узети у обзир у прорачунима дизајна паковања.Различити еластомери имају одређене предности и недостатке, чак и они који имају високу хемијску отпорност.Све промене захтевају пажљиво одржавање.
Опште напомене о еластомерима.Генерално, употреба еластомера на температурама изнад 250°Ф и испод 35°Ф је специјализована и може захтевати допринос дизајнера.
Важно је одредити коришћени еластомерни састав.Инфрацрвена спектроскопија Фуријеове трансформације (ФТИР) може разликовати значајно различите типове еластомера, као што су ЕПДМ, ФКМ и ФФКМ поменути горе.Међутим, тестирање за разликовање једног ФКМ једињења од другог може бити изазовно.О-прстенови различитих произвођача могу имати различита пунила, вулканизације и третмане.Све ово има значајан утицај на компресију, хемијску отпорност и нискотемпературне карактеристике.
Полимери имају дуге, понављајуће молекуларне ланце који омогућавају одређеним течностима да продру у њих.За разлику од метала, који имају кристалну структуру, дуги молекули се преплићу једни са другима као прамен куваних шпагета.Физички, врло мали молекули као што су вода/пара и гасови могу продрети.Неки молекули су довољно мали да прођу кроз празнине између појединачних ланаца.
Грешка 3: Типично, документовање истраге анализе квара почиње добијањем слика делова.Међутим, раван, флексибилан комад пластике који је мирисао на бензин, примљен у петак, претворио се у тврду округлу цев до понедељка (у време када је фотографија снимљена).Компонента је наводно полиетиленска (ПЕ) цевна облога која се користи за заштиту електричних компоненти испод нивоа земље на бензинској станици.Раван флексибилни пластични комад који сте добили није заштитио кабл.Продор бензина је проузроковао физичке, а не хемијске промене – полиетиленска цев се није распала.Међутим, потребно је продрети у мање омекшане цеви.
Грешка 4. Многа индустријска постројења користе челичне цеви обложене тефлоном за третман воде, киселину и где је искључено присуство металних загађивача (на пример, у прехрамбеној индустрији).Цеви обложене тефлоном имају вентилационе отворе који омогућавају одвод воде у прстенасти простор између челика и облоге.Међутим, обложене цеви имају рок трајања након дуже употребе.
Слика 4 приказује цев обложену тефлоном која се користи за снабдевање ХЦл више од десет година.Велика количина производа корозије челика се акумулира у прстенастом простору између кошуљице и челичне цеви.Производ је гурнуо облогу према унутра, узрокујући оштећење као што је приказано на слици 5. Корозија челика се наставља све док цев не почне да цури.
Поред тога, на површини тефлонске прирубнице долази до пузања.Пузање се дефинише као деформација (деформација) под сталним оптерећењем.Као и код метала, пузање полимера се повећава са повећањем температуре.Међутим, за разлику од челика, пузање се јавља на собној температури.Највероватније, како се попречни пресек површине прирубнице смањује, вијци челичне цеви су превише затегнути док се не појави прстенаста пукотина, приказана на фотографији.Кружне пукотине даље излажу челичну цев ХЦл.
Грешка 5: Облоге од полиетилена високе густине (ХДПЕ) се обично користе у индустрији нафте и гаса за поправку кородираних челичних водова за убризгавање воде.Међутим, постоје специфични регулаторни захтеви за растерећење притиска у линији.Слике 6 и 7 приказују неисправну линију.Оштећење једне облоге вентила настаје када притисак у прстену пређе унутрашњи радни притисак – облога поквари због продирања.За ХДПЕ облоге, најбољи начин да се спречи овај квар је избегавање брзог смањења притиска у цеви.
Чврстоћа делова од фибергласа опада са вишекратном употребом.Неколико слојева може временом да се раслоји и попуца.АПИ 15 ХР „Линеарна цев од фибергласа високог притиска“ садржи изјаву да је промена притиска од 20% граница за тестирање и поправку.Одељак 13.1.2.8 канадског стандарда ЦСА З662, Системи цевовода за нафту и гас, прецизира да се флуктуације притиска морају одржавати испод 20% вредности притиска произвођача цеви.У супротном, пројектовани притисак може бити смањен до 50%.Приликом пројектовања ФРП-а и ФРП-а са облогом, морају се узети у обзир циклична оптерећења.
Грешка 6: Доња (6 сати) страна цеви од фибергласа (ФРП) која се користи за снабдевање сланом водом прекривена је полиетиленом високе густине.Тестирани су неисправни део, добар део после квара и трећа компонента (која представља компоненту након производње).Конкретно, попречни пресек оштећеног пресека је упоређен са попречним пресеком монтажне цеви исте величине (види слике 8 и 9).Имајте на уму да неуспели попречни пресек има велике интраламинарне пукотине које нису присутне у произведеној цеви.Деламинација се десила и на новим и на поквареним цевима.Деламинација је уобичајена код фибергласа са високим садржајем стакла;Висок садржај стакла даје већу чврстоћу.Цевовод је био подложан великим флуктуацијама притиска (више од 20%) и пропао је услед цикличног оптерећења.
Слика 9. Ево још два попречна пресека готових фибергласа у цеви од фибергласа обложене полиетиленом високе густине.
Током монтаже на лицу места, мањи делови цеви се повезују – ови прикључци су критични.Обично су два комада цеви спојена заједно, а јаз између цеви је испуњен "китом".Спојеви се затим умотају у неколико слојева арматуре од фибергласа широке ширине и импрегнирају смолом.Спољна површина споја мора имати довољно челичног премаза.
Неметални материјали као што су облоге и фиберглас су вискоеластични.Иако је ову карактеристику тешко објаснити, њене манифестације су уобичајене: оштећења обично настају током уградње, али цурење не долази одмах.„Вискоеластичност је својство материјала који показује и вискозна и еластична својства када се деформише.Вискозни материјали (као што је мед) отпорни су на смицање и линеарно се деформишу током времена када се примени напон.Еластични материјали (као што је челик) ће се одмах деформисати, али ће се такође брзо вратити у првобитно стање након уклањања напрезања.Вискоеластични материјали имају оба својства и стога показују променљиву деформацију.Еластичност обично произлази из растезања веза дуж кристалних равни у уређеним чврстим материјама, док вискозност настаје као резултат дифузије атома или молекула унутар аморфног материјала” [4].
Компоненте од фибергласа и пластике захтевају посебну пажњу током инсталације и руковања.У супротном, могу да попуцају и оштећења не постану видљива тек дуго након хидростатичког испитивања.
Већина кварова на облогама од фибергласа настаје услед оштећења током уградње [5].Хидростатичко испитивање је неопходно, али не открива мања оштећења која могу настати током употребе.
Слика 10. Овде су приказани унутрашњи (лево) и спољашњи (десни) интерфејси између сегмената цеви од фибергласа.
Дефект 7. На слици 10 приказан је спој два пресека цеви од фибергласа.На слици 11 приказан је попречни пресек везе.Спољна површина цеви није била довољно ојачана и заптивена, а цев је пукла током транспорта.Препоруке за армирање спојева су дате у ДИН 16966, ЦСА З662 и АСМЕ НМ.2.
Полиетиленске цеви високе густине су лагане, отпорне на корозију и обично се користе за цеви за гас и воду, укључујући ватрогасна црева на фабричким локацијама.Већина кварова на овим линијама повезана је са оштећењима насталим током ископавања [6].Међутим, до отказивања спорог раста прслине (СЦГ) може доћи и при релативно ниским напонима и минималним напрезањима.Према извештајима, „СЦГ је уобичајен начин квара у подземним полиетиленским (ПЕ) цевоводима са пројектним веком од 50 година“ [7].
Квар 8: СЦГ је настала у ватрогасном цреву после више од 20 година употребе.Његов прелом има следеће карактеристике:
Отказивање СЦГ карактерише образац прелома: има минималну деформацију и настаје услед вишеструких концентричних прстенова.Када се површина СЦГ повећа на приближно 2 к 1,5 инча, пукотина се брзо шири и макроскопске карактеристике постају мање очигледне (Слике 12-14).Линија може доживети промене оптерећења за више од 10% сваке недеље.Пријављено је да су стари ХДПЕ спојеви отпорнији на квар због флуктуација оптерећења од старих ХДПЕ спојева [8].Међутим, постојећи објекти би требало да размотре развој СЦГ-а како ХДПЕ ватрогасна црева остаре.
Слика 12. Ова фотографија показује где се Т-грана сече са главном цеви, стварајући пукотину означену црвеном стрелицом.
Пиринач.14. Овде можете видети изблиза површину прелома од гране у облику слова Т до главне цеви у облику слова Т.На унутрашњој површини постоје очигледне пукотине.
Контејнери за средњи расути терет (ИБЦ) су погодни за складиштење и транспорт малих количина хемикалија (Слика 15).Они су толико поуздани да је лако заборавити да њихов неуспех може представљати значајну опасност.Међутим, кварови МДС-а могу довести до значајних финансијских губитака, од којих неке аутори испитују.Већина кварова је узрокована неправилним руковањем [9-11].Иако ИБЦ изгледа једноставно за преглед, тешко је открити пукотине у ХДПЕ-у узроковане неправилним руковањем.За менаџере имовине у компанијама које често рукују контејнерима за расути терет који садрже опасне производе, обавезне су редовне и темељне екстерне и интерне провере.У Сједињеним Америчким Државама.
Ултраљубичасто (УВ) оштећење и старење преовлађују у полимерима.То значи да морамо пажљиво пратити упутства за складиштење О-прстенова и размотрити утицај на животни век спољашњих компоненти као што су резервоари са отвореним врхом и облоге језера.Док треба да оптимизујемо (минимизирамо) буџет за одржавање, неопходна је инспекција спољних компоненти, посебно оних изложених сунчевој светлости (Слика 16).
Карактеристике као што су температура преласка стакла, компресија, пенетрација, пузање на собној температури, вискоеластичност, споро ширење пукотина, итд. одређују карактеристике перформанси пластичних и еластомерних делова.Да би се обезбедило ефикасно и ефикасно одржавање критичних компоненти, ове особине се морају узети у обзир, а полимери морају бити свесни ових својстава.
Аутори би желели да се захвале проницљивим клијентима и колегама што су своје налазе поделили са индустријом.
1. Левис Ср., Рицхард Ј., Хавлеи'с Цонцисе Дицтионари оф Цхемистри, 12. издање, Тхомас Пресс Интернатионал, Лондон, УК, 1992.
2. Интернет извор: хттпс://промо.паркер.цом/промотионсите/оринг-ехандбоок/ус/ен/ехоме/лаборатори-цомпрессион-сет.
3. Лацх, Цинтхиа Л., Ефекат температуре и површинског третмана О-прстена на способност заптивања Витона В747-75.НАСА Тецхницал Папер 3391, 1993, хттпс://нтрс.наса.гов/арцхиве/наса/цаси.нтрс.наса.гов/19940013602.пдф.
5. Најбоље праксе за канадске произвођаче нафте и гаса (ЦАПП), „Употреба ојачаног композитног (неметалног) цевовода“, април 2017.
6. Маупин Ј. и Мамун М. Фаилуре, Риск анд Хазард Аналисис оф Пластиц Пипе, ДОТ Пројецт Но. 194, 2009.
7. Ксиангпенг Луо, Јианфенг Схи и Јингиан Зхенг, Механизми спорог раста пукотина у полиетилену: методе коначних елемената, 2015 АСМЕ Конференција о посудама под притиском и цевоводима, Бостон, МА, 2015.
8. Олипхант, К., Цонрад, М., и Брице, В., Замор пластичних водоводних цеви: Технички преглед и препоруке за пројектовање замора ПЕ4710 цеви, Технички извештај у име Удружења пластичних цеви, мај 2012.
9. ЦБА/СИА Смернице за складиштење течности у контејнерима за средњи расути терет, ИЦБ издање 2, октобар 2018. Онлине: ввв.цхемицал.орг.ук/вп-цонтент/уплоадс/2018/11/ибц-гуиданце-иссуе-2- 2018-1.пдф.
10. Беале, Цхристопхер Ј., Ваи, Цхартер, Узроци цурења ИБЦ у хемијским постројењима – Анализа радног искуства, Семинар Сериес Но. 154, ИЦхемЕ, Ругби, УК, 2008, онлине: хттпс://ввв.ицхеме.орг/медиа/9737/кк-папер-42.пдф.
11. Мадден, Д., Брига о ИБЦ торбама: пет савета како да буду трајале, објављено у Контејнери за расути терет, ИБЦ торбе, одрживост, постављено на блог.цонтаинерекцхангер.цом, 15. септембра 2018.
Ана Бенц је главни инжењер у ИРИСНДТ (5311 86тх Стреет, Едмонтон, Алберта, Канада Т6Е 5Т8; Телефон: 780-577-4481; Емаил: [емаил протецтед]).Радила је као специјалиста за корозију, кварове и инспекцију 24 године.Њено искуство укључује спровођење инспекција коришћењем напредних техника инспекције и организовање програма инспекције постројења.Мерцедес-Бенз опслужује индустрију хемијске прераде, петрохемијске фабрике, фабрике ђубрива и никла широм света, као и фабрике за производњу нафте и гаса.Дипломирала је инжењерство материјала на Универзитету Симон Боливар у Венецуели и магистрирала инжењерство материјала на Универзитету Британске Колумбије.Поседује неколико сертификата канадског одбора за опште стандарде (ЦГСБ) за испитивање без разарања, као и сертификат АПИ 510 и сертификат ЦВБ групе ниво 3.Бенз је био члан извршног огранка НАЦЕ Едмонтон 15 година, а претходно је радио на различитим позицијама у канадском друштву за заваривање огранка Едмонтона.
НИНГБО БОДИ СЕАЛС ЦО., ЛТД ПРОИЗВОДИО СВЕ ВРСТЕФФКМ ОРИНГ,ФКМ ОРИНГ КОМПЛЕТИ ,
ДОБРО ДОШЛИ ДА НАС КОНТАКТИРАТЕ ОВДЕ, ХВАЛА!
Време поста: 18.11.2023