Þessi myndskreytta handbók sýnir nokkur algeng vandamál sem geta komið upp með fjölliða og teygjuefni sem eru frábrugðin þeim sem eiga sér stað með málmþéttingum og íhlutum.
Bilun fjölliða (plasts og elastómerískra) íhluta og afleiðingar þess geta verið jafn alvarleg og bilun málmbúnaðar.Upplýsingarnar sem kynntar eru lýsa sumum eiginleikum sem hafa áhrif á fjölliða íhluti búnaðar sem notaður er í iðnaðaraðstöðu.Þessar upplýsingar eiga við um einhverja arfleifðO-hringir, fóðrað pípa, trefjastyrkt plast (FRP) og fóðrað pípa.Dæmi um eiginleika eins og skarpskyggni, hitastig glers og seigjuteygni og áhrif þeirra eru rædd.
Þann 28. janúar 1986 kom hamfarir með Challenger geimferjunni heiminn á óvart.Sprengingin varð vegna þess að O-hringurinn lokaðist ekki almennilega.
Gallarnir sem lýst er í þessari grein kynna nokkur einkenni galla sem ekki eru úr málmi sem hafa áhrif á búnað sem notaður er í iðnaði.Fyrir hvert tilvik er fjallað um mikilvæga fjölliða eiginleika.
Teygjur hafa glerbreytingshitastig, sem er skilgreint sem „hitastig þar sem myndlaust efni, eins og gler eða fjölliða, breytist úr brothættu glerkenndu ástandi í sveigjanlegt ástand“ [1].
Teygjur hafa þjöppunarsett - "skilgreint sem hlutfall álags sem teygjanlegur getur ekki endurheimt eftir ákveðinn tíma við tiltekið útpressun og hitastig" [2].Samkvæmt höfundi vísar þjöppun til getu gúmmísins til að fara aftur í upprunalega lögun.Í mörgum tilfellum er þjöppunaraukningin á móti einhverri stækkun sem á sér stað við notkun.Hins vegar, eins og dæmið hér að neðan sýnir, er þetta ekki alltaf raunin.
Bilun 1: Lágur umhverfishiti (36°F) fyrir skotið leiddi til ófullnægjandi Viton O-hringa á geimferjunni Challenger.Eins og fram kemur í ýmsum slysarannsóknum: „Við hitastig undir 50°F er Viton V747-75 O-hringurinn ekki nógu sveigjanlegur til að fylgjast með opnun prófunarbilsins“ [3].Glerskiptihitastigið veldur því að Challenger O-hringurinn nær ekki að þétta almennilega.
Dæmi 2: Innsiglin sem sýnd eru á myndum 1 og 2 verða fyrst og fremst fyrir vatni og gufu.Innsiglin voru sett saman á staðnum með því að nota etýlen própýlen díen einliða (EPDM).Hins vegar eru þeir að prófa flúorteygjur (FKM) eins og Viton) og perflúorelastómer (FFKM) eins og Kalrez O-hringa.Þó að stærðir séu mismunandi byrja allir O-hringir sem sýndir eru á mynd 2 í sömu stærð:
Hvað gerðist?Notkun gufu getur verið vandamál fyrir teygjur.Fyrir gufunotkun yfir 250°F verður að taka tillit til stækkunar og samdráttar aflögunar FKM og FFKM við útreikninga á hönnun pakkninga.Mismunandi teygjur hafa ákveðna kosti og galla, jafnvel þær sem hafa mikla efnaþol.Allar breytingar krefjast vandaðs viðhalds.
Almennar athugasemdir um teygjur.Almennt séð er notkun teygjur við hitastig yfir 250°F og undir 35°F sérhæfð og gæti þurft inntak frá hönnuði.
Það er mikilvægt að ákvarða teygjusamsetningu sem notuð er.Fourier transform innrauð litrófsgreining (FTIR) getur greint á milli marktækt mismunandi tegunda teygjur, eins og EPDM, FKM og FFKM sem nefnd eru hér að ofan.Hins vegar getur verið krefjandi að prófa til að greina eitt FKM efnasamband frá öðru.O-hringir sem framleiddir eru af mismunandi framleiðendum geta verið með mismunandi fylliefni, vúlkun og meðferð.Allt þetta hefur veruleg áhrif á þjöppunarsett, efnaþol og lághitaeiginleika.
Fjölliður hafa langar, endurteknar sameindakeðjur sem gera ákveðnum vökva kleift að komast inn í þær.Ólíkt málmum, sem hafa kristallaða byggingu, fléttast langar sameindir saman eins og þráður af soðnu spaghettíi.Líkamlega geta mjög litlar sameindir eins og vatn/gufa og lofttegundir komist í gegn.Sumar sameindir eru nógu litlar til að passa í gegnum bilin á milli einstakra keðja.
Bilun 3: Venjulega byrjar skráning á bilunargreiningarrannsókn með því að fá myndir af hlutunum.Hins vegar hafði flata, sveigjanlega, bensínlyktandi plaststykkið sem barst á föstudaginn breyst í harða kringlótta pípu á mánudaginn (þegar myndin var tekin).Íhluturinn er að sögn pólýetýlen (PE) pípujakki sem notaður er til að vernda rafmagnsíhluti undir jarðhæð á bensínstöð.Flata sveigjanlega plaststykkið sem þú fékkst verndaði ekki snúruna.Inngangur bensíns olli eðlisfræðilegum, ekki efnafræðilegum breytingum - pólýetýlenpípan brotnaði ekki niður.Hins vegar er nauðsynlegt að fara í gegnum minna mýkt rör.
Bilun 4. Margar iðnaðarstöðvar nota teflonhúðaðar stálrör til vatnsmeðferðar, sýrumeðferðar og þar sem tilvist málmmengunar er útilokuð (til dæmis í matvælaiðnaði).Teflonhúðaðar rör eru með loftopum sem leyfa vatni að síast inn í hringlaga rýmið milli stáls og fóðurs til að renna í burtu.Hins vegar hafa fóðraðar rör geymsluþol eftir langvarandi notkun.
Mynd 4 sýnir Teflon-fóðrað rör sem hefur verið notað til að veita HCl í meira en tíu ár.Mikið magn af stáltæringarvörum safnast fyrir í hringlaga rýminu milli fóðrunnar og stálpípunnar.Varan þrýsti fóðrinu inn á við og olli skemmdum eins og sýnt er á mynd 5. Tæring stálsins heldur áfram þar til rörið byrjar að leka.
Að auki kemur skrið fram á Teflon flansyfirborðinu.Skrið er skilgreint sem aflögun (aflögun) við stöðugt álag.Eins og með málma eykst skrið fjölliða með hækkandi hitastigi.Hins vegar, ólíkt stáli, á sér stað skrið við stofuhita.Líklegast, þar sem þversnið flansyfirborðsins minnkar, eru boltar stálpípunnar ofspenntir þar til hringsprungan birtist, sem sést á myndinni.Hringlaga sprungur útsetja stálpípuna enn frekar fyrir HCl.
Bilun 5: Háþéttni pólýetýlen (HDPE) fóðringar eru almennt notaðar í olíu- og gasiðnaði til að gera við tærðar vatnssprautulínur úr stáli.Hins vegar eru sérstakar reglugerðarkröfur um þrýstiafléttingu í fóðri.Myndir 6 og 7 sýna bilaða fóður.Skemmdir á einni lokafóðri eiga sér stað þegar hringþrýstingur fer yfir innri rekstrarþrýsting - fóðrið bilar vegna skarpskyggni.Fyrir HDPE fóðringar er besta leiðin til að koma í veg fyrir þessa bilun að forðast hraða þrýstingslækkun pípunnar.
Styrkur trefjaglerhlutanna minnkar við endurtekna notkun.Nokkur lög geta slitnað og sprungið með tímanum.API 15 HR „High Pressure Fiberglass Linear Pipe“ inniheldur yfirlýsingu um að 20% breyting á þrýstingi sé prófunar- og viðgerðarmörk.Hluti 13.1.2.8 í kanadíska staðlinum CSA Z662, Petroleum and Gas Pipeline Systems, tilgreinir að þrýstingssveiflur verði að vera undir 20% af þrýstingsmati pípuframleiðanda.Annars getur hönnunarþrýstingurinn lækkað um allt að 50%.Við hönnun FRP og FRP með klæðningu þarf að taka tillit til hringrásarálags.
Bilun 6: Botnhlið (klukkan 6) á trefjagleri (FRP) pípunni sem notuð er til að veita saltvatni er þakin háþéttni pólýetýleni.Hlutinn sem mistókst, góði hlutinn eftir bilun og þriðji hlutinn (sem táknar hlutann eftir framleiðslu) voru prófaðir.Einkum var þversnið bilaða hlutans borið saman við þversnið forsmíðaðs rörs af sömu stærð (sjá myndir 8 og 9).Athugaðu að bilaða þversniðið hefur umfangsmiklar innanlaga sprungur sem eru ekki til staðar í tilbúnu pípunni.Aflögun varð bæði í nýjum og biluðum lögnum.Delamination er algengt í trefjagleri með hátt glerinnihald;Hátt glerinnihald gefur meiri styrk.Lögnin var háð miklum þrýstingssveiflum (meira en 20%) og bilaði vegna hringrásarálags.
Mynd 9. Hér eru tveir þverskurðir til viðbótar af fullunnu trefjagleri í háþéttni pólýetýlenfóðruðu trefjaglerröri.
Við uppsetningu á staðnum eru smærri hlutar rörs tengdir - þessar tengingar eru mikilvægar.Venjulega eru tvö pípustykki stungin saman og bilið á milli pípanna er fyllt með „kítti“.Samskeytum er síðan pakkað inn í nokkur lög af breiðri trefjaglerstyrkingu og gegndreypt með plastefni.Ytra yfirborð samskeytisins verður að vera með nægilega stálhúð.
Málmlaus efni eins og fóðringar og trefjaplast eru teygjanlegt.Þrátt fyrir að erfitt sé að útskýra þennan eiginleika eru birtingarmyndir hans algengar: skemmdir verða venjulega við uppsetningu, en leki á sér ekki stað strax.„Seigjateygni er eiginleiki efnis sem sýnir bæði seigfljótandi og teygjanlega eiginleika þegar það afmyndast.Seigfljótandi efni (eins og hunang) standast skurðflæði og aflagast línulega með tímanum þegar álag er beitt.Teygjanleg efni (eins og stál) afmyndast strax, en fara einnig fljótt aftur í upprunalegt ástand eftir að streita er fjarlægt.Seig teygjanleg efni hafa báða eiginleika og sýna því tímabreytilega aflögun.Teygjanleiki stafar venjulega af teygingu á tengjum meðfram kristalluðum planum í skipulögðum föstum efnum, en seigja stafar af dreifingu atóma eða sameinda innan myndlauss efnis " [4].
Trefjagler og plastíhlutir þurfa sérstaka aðgát við uppsetningu og meðhöndlun.Annars geta þau sprungið og skemmdir verða ekki vart fyrr en löngu eftir vatnsstöðuprófun.
Flestar bilanir í trefjaglerfóðringum eiga sér stað vegna skemmda við uppsetningu [5].Vatnsstöðuprófun er nauðsynleg en greinir ekki minniháttar skemmdir sem geta orðið við notkun.
Mynd 10. Hér eru sýnd innri (vinstri) og ytri (hægri) tengi milli trefjaglerpípuhluta.
Galli 7. Mynd 10 sýnir tengingu tveggja hluta af trefjaplaströrum.Mynd 11 sýnir þversnið tengingarinnar.Ytra yfirborð pípunnar var ekki nægilega styrkt og innsiglað og rörið brotnaði við flutning.Ráðleggingar um styrkingu á liðum eru gefnar í DIN 16966, CSA Z662 og ASME NM.2.
Háþéttni pólýetýlen rör eru létt, tæringarþolin og eru almennt notuð fyrir gas- og vatnsrör, þar með talið brunaslöngur á verksmiðjusvæðum.Flestar bilanir á þessum línum tengjast skemmdum sem berast við uppgröft [6].Hins vegar getur hægur sprunguvöxtur (SCG) bilun einnig átt sér stað við tiltölulega lágt álag og lágmarks álag.Samkvæmt skýrslum er "SCG algengur bilunarhamur í neðanjarðar pólýetýlen (PE) leiðslum með hönnunarlíf upp á 50 ár" [7].
Bilun 8: SCG hefur myndast í brunaslöngunni eftir meira en 20 ára notkun.Brot þess hefur eftirfarandi eiginleika:
SCG bilun einkennist af brotamynstri: það hefur lágmarks aflögun og á sér stað vegna margra sammiðja hringa.Þegar SCG svæðið stækkar í um það bil 2 x 1,5 tommur, breiðist sprungan hratt út og stórsæja eiginleikar verða minna áberandi (myndir 12-14).Línan gæti orðið fyrir meira en 10% álagsbreytingum í hverri viku.Greint hefur verið frá því að gamlir HDPE liðir séu ónæmari fyrir bilun vegna álagssveiflna en gamlir HDPE liðir [8].Hins vegar ætti núverandi aðstaða að íhuga að þróa SCG þar sem HDPE brunaslöngur eldast.
Mynd 12. Þessi mynd sýnir hvar T-greinin skerst aðalrörið og myndar sprunguna sem rauða örin gefur til kynna.
Hrísgrjón.14. Hér má sjá í návígi við brotflöt T-laga greinarinnar að aðal T-laga rörinu.Það eru augljósar sprungur á innra yfirborði.
Intermediate Bulk Containers (IBC) henta til að geyma og flytja lítið magn af efnum (Mynd 15).Þeir eru svo áreiðanlegir að auðvelt er að gleyma því að bilun þeirra getur skapað verulega hættu.Hins vegar geta bilanir í MDS leitt til verulegs fjárhagslegs tjóns, sem sum hver eru skoðuð af höfundum.Flestar bilanir stafa af óviðeigandi meðhöndlun [9-11].Þó að IBC virðist einfalt í skoðun, er erfitt að greina sprungur í HDPE af völdum óviðeigandi meðhöndlunar.Fyrir eignastýringar í fyrirtækjum sem oft meðhöndla lausagáma sem innihalda hættulegar vörur er reglulegt og ítarlegt ytra og innra eftirlit skylda.í Bandaríkjunum.
Útfjólubláar (UV) skemmdir og öldrun eru ríkjandi í fjölliðum.Þetta þýðir að við verðum að fylgja leiðbeiningum um O-hringa geymslu vandlega og huga að áhrifum á endingu ytri íhluta eins og opinna tanka og tjarnarfóðringa.Þó að við þurfum að hámarka (lágmarka) viðhaldsfjárhagsáætlunina, er einhver skoðun á ytri íhlutum nauðsynleg, sérstaklega þá sem verða fyrir sólarljósi (Mynd 16).
Einkenni eins og hitastig glerbreytinga, þjöppunarsett, skarpskyggni, skrið við stofuhita, seigjuteygni, hæg sprunguútbreiðslu osfrv. ákvarða frammistöðueiginleika plast- og teygjuhluta.Til að tryggja skilvirkt og skilvirkt viðhald mikilvægra íhluta þarf að taka tillit til þessara eiginleika og fjölliður verða að vera meðvitaðir um þessa eiginleika.
Höfundarnir vilja þakka innsýnum viðskiptavinum og samstarfsmönnum fyrir að deila niðurstöðum sínum með greininni.
1. Lewis eldri, Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12. útgáfa, Thomas Press International, London, Bretlandi, 1992.
2. Internetheimild: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Áhrif hitastigs og yfirborðsmeðferðar O-hringa á þéttingargetu Viton V747-75.Tæknirit NASA 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Bestu starfsvenjur fyrir kanadíska olíu- og gasframleiðendur (CAPP), „Using Reinforced Composite (Non-Metallic) Pipeline,“ apríl 2017.
6. Maupin J. og Mamun M. Bilun, áhættu- og hættugreining á plaströrum, DOT verkefni nr. 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi og Jingyan Zheng, Mechanisms of Slow Crack Growth in Polyethylene: Finite Element Methods, 2015 ASME Pressure Vesels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M. og Bryce, W., Fatigue of Plastic Water Pipe: Technical Review and Recommendations for Fatigue Design of PE4710 Pipe, Technical Report for the Plastic Pipe Association, maí 2012.
9. CBA/SIA Leiðbeiningar um geymslu vökva í milligámum, ICB Issue 2, október 2018 á netinu: 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 Operation Experience, Seminar Series No. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, online: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Umhyggja fyrir IBC-tótum: Fimm ráð til að láta þær endast, birtar í Magnílátum, IBC-tótum, sjálfbærni, birt á blog.containerexchanger.com, 15. september 2018.
Ana Benz er yfirverkfræðingur hjá IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Sími: 780-577-4481; Netfang: [email protected]).Hún starfaði sem tæringar-, bilunar- og skoðunarfræðingur í 24 ár.Reynsla hennar felur í sér að framkvæma skoðanir með háþróaðri skoðunartækni og skipuleggja skoðunaráætlanir fyrir verksmiðjur.Mercedes-Benz þjónar efnavinnsluiðnaðinum, jarðolíuverksmiðjum, áburðarverksmiðjum og nikkelverksmiðjum um allan heim, auk olíu- og gasvinnslustöðva.Hún hlaut gráðu í efnisverkfræði frá Universidad Simon Bolivar í Venesúela og meistaragráðu í efnisverkfræði frá háskólanum í Bresku Kólumbíu.Hún er með nokkrar kanadískar almennar staðlaráðs (CGSB) óeyðandi prófunarvottanir, auk API 510 vottunar og CWB Group Level 3 vottun.Benz var meðlimur í NACE Edmonton Executive Branch í 15 ár og gegndi áður ýmsum störfum hjá Edmonton Branch Canadian Welding Society.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD framleiddi alls konarFFKM ORING,FKM ORING SETNINGAR,
Velkomið að hafa samband HÉR, TAKK!
Pósttími: 18. nóvember 2023