Šiame iliustruotame vadove pateikiamos kai kurios dažniausios problemos, kurios gali kilti naudojant polimerines ir elastomerines medžiagas, kurios skiriasi nuo tų, kurios kyla naudojant metalinius sandariklius ir komponentus.
Polimerinių (plastikinių ir elastomerinių) komponentų gedimas ir jo pasekmės gali būti tokios pat rimtos kaip ir metalinės įrangos gedimas.Pateiktoje informacijoje aprašomos kai kurios savybės, turinčios įtakos pramoniniuose objektuose naudojamos įrangos polimeriniams komponentams.Ši informacija taikoma tam tikram palikimuiO-žiedai, išklotas vamzdis, pluoštu sustiprintas plastikas (FRP) ir išklotas vamzdis.Aptariami savybių, tokių kaip prasiskverbimas, stiklo temperatūra ir klampumas, pavyzdžiai ir jų reikšmė.
1986 m. sausio 28 d. pasaulį sukrėtė erdvėlaivio „Challenger“ katastrofa.Sprogimas įvyko, nes sandarinimo žiedas tinkamai neužsandarino.
Šiame straipsnyje aprašyti gedimai pristato kai kurias nemetalinių gedimų charakteristikas, turinčias įtakos pramonėje naudojamai įrangai.Kiekvienu atveju aptariamos svarbios polimero savybės.
Elastomerai turi stiklėjimo temperatūrą, kuri apibrėžiama kaip „temperatūra, kurioje amorfinė medžiaga, tokia kaip stiklas ar polimeras, pereina iš trapios stiklinės būsenos į plastišką“ [1].
Elastomerai turi suspaudimo rinkinį – „apibrėžiama kaip deformacijos procentas, kurio elastomeras negali atsigauti po nustatyto laiko tam tikroje ekstruzijoje ir temperatūroje“ [2].Anot autoriaus, suspaudimas reiškia gumos gebėjimą grįžti į pradinę formą.Daugeliu atvejų suspaudimo padidėjimą kompensuoja tam tikras išsiplėtimas, atsirandantis naudojimo metu.Tačiau, kaip rodo toliau pateiktas pavyzdys, taip yra ne visada.
1 gedimas: Žema aplinkos temperatūra (36 °F) prieš paleidimą lėmė, kad „Space Shuttle Challenger“ nebuvo pakankamai „Viton“ O žiedų.Kaip teigiama įvairiuose nelaimingų atsitikimų tyrimuose: „Esant žemesnei nei 50 °F temperatūrai, Viton V747-75 sandarinimo žiedas nėra pakankamai lankstus, kad būtų galima stebėti bandymo tarpo atsidarymą“ [3].Dėl stiklėjimo temperatūros „Challenger“ sandarinimo žiedas tinkamai neužsandarina.
2 problema: 1 ir 2 paveiksluose pavaizduoti sandarikliai pirmiausia yra veikiami vandens ir garų.Sandarikliai buvo surinkti vietoje, naudojant etileno propileno dieno monomerą (EPDM).Tačiau jie išbando fluoroelastomerus (FKM), tokius kaip Viton) ir perfluoroelastomerus (FFKM), tokius kaip Kalrez O žiedai.Nors dydžiai skiriasi, visi 2 paveiksle pavaizduoti O žiedai yra tokio paties dydžio:
Kas nutiko?Garų naudojimas gali būti elastomerų problema.Naudojant garą aukštesnėje nei 250°F temperatūroje, skaičiuojant sandariklio projektinius skaičiavimus, reikia atsižvelgti į plėtimosi ir susitraukimo deformacijas FKM ir FFKM.Skirtingi elastomerai turi tam tikrų privalumų ir trūkumų, net ir tie, kurie pasižymi dideliu cheminiu atsparumu.Bet kokie pakeitimai reikalauja kruopštaus priežiūros.
Bendrosios pastabos apie elastomerus.Apskritai, elastomerų naudojimas aukštesnėje nei 250 °F ir žemesnėje nei 35 °F temperatūroje yra specializuotas ir gali prireikti dizainerio indėlio.
Svarbu nustatyti naudojamą elastomerinę kompoziciją.Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopija (FTIR) gali atskirti labai skirtingus elastomerų tipus, tokius kaip EPDM, FKM ir FFKM.Tačiau bandymas atskirti vieną FKM junginį nuo kito gali būti sudėtingas.Skirtingų gamintojų pagaminti O-žiedai gali turėti skirtingus užpildus, vulkanizavimą ir apdorojimą.Visa tai turi didelę įtaką suspaudimo rinkiniui, cheminiam atsparumui ir žemos temperatūros charakteristikoms.
Polimerai turi ilgas pasikartojančias molekulines grandines, kurios leidžia į juos prasiskverbti tam tikri skysčiai.Skirtingai nuo metalų, kurie turi kristalinę struktūrą, ilgos molekulės susipina viena su kita tarsi virtų spagečių gijos.Fiziškai gali prasiskverbti labai mažos molekulės, tokios kaip vanduo / garai ir dujos.Kai kurios molekulės yra pakankamai mažos, kad tilptų per tarpus tarp atskirų grandinių.
3 gedimas: Paprastai gedimų analizės tyrimo dokumentavimas prasideda nuo dalių vaizdų gavimo.Tačiau penktadienį gautas plokščias, lankstus, benzinu kvepiantis plastiko gabalas pirmadienį (nuotraukos darymo metu) virto kietu apvaliu vamzdžiu.Pranešama, kad komponentas yra polietileno (PE) vamzdžio apvalkalas, naudojamas apsaugoti elektros komponentus žemiau žemės lygio degalinėje.Plokščias lankstus plastikinis gabalas, kurį gavote, neapsaugo laido.Benzino prasiskverbimas sukėlė fizinius, o ne cheminius pokyčius – polietileno vamzdis nesuiro.Tačiau reikia prasiskverbti į mažiau suminkštėjusius vamzdžius.
Gedimas 4. Daugelyje pramonės objektų naudojami teflonu dengti plieniniai vamzdžiai vandens valymui, rūgščių apdorojimui ir ten, kur nėra metalinių teršalų (pavyzdžiui, maisto pramonėje).Teflonu padengtuose vamzdžiuose yra ventiliacijos angos, leidžiančios vandeniui nutekėti į žiedinę erdvę tarp plieno ir pamušalo.Tačiau iškloti vamzdžiai turi galiojimo laiką po ilgo naudojimo.
4 paveiksle parodytas teflonu dengtas vamzdis, kuris buvo naudojamas HCl tiekti daugiau nei dešimt metų.Žiedinėje erdvėje tarp įdėklo ir plieninio vamzdžio susikaupia daug plieno korozijos produktų.Gaminys stumtelėjo pamušalą į vidų, sukeldamas žalą, kaip parodyta 5 paveiksle. Plieno korozija tęsiasi tol, kol vamzdis pradeda tekėti.
Be to, ant teflono flanšo paviršiaus atsiranda šliaužimas.Valkšnumas apibrėžiamas kaip deformacija (deformacija) esant pastoviai apkrovai.Kaip ir metalų atveju, polimerų šliaužimas didėja didėjant temperatūrai.Tačiau skirtingai nei plienas, šliaužimas vyksta kambario temperatūroje.Greičiausiai, mažėjant flanšo paviršiaus skerspjūviui, plieninio vamzdžio varžtai perveržiami, kol atsiranda žiedo įtrūkimas, kaip parodyta nuotraukoje.Apvalūs įtrūkimai dar labiau paveikia plieninį vamzdį HCl.
5 gedimas: didelio tankio polietileno (HDPE) įdėklai dažniausiai naudojami naftos ir dujų pramonėje korozijos pažeistoms plieninėms vandens įpurškimo linijoms taisyti.Tačiau yra specialūs reguliavimo reikalavimai įdėklo slėgio mažinimui.6 ir 7 paveiksluose pavaizduotas sugedęs įdėklas.Vieno vožtuvo įdėklo pažeidimas atsiranda, kai žiedo slėgis viršija vidinį darbinį slėgį – įdėklas sugenda dėl prasiskverbimo.Naudojant HDPE įdėklus, geriausias būdas išvengti šio gedimo yra išvengti greito slėgio mažinimo vamzdyje.
Stiklo pluošto dalių stiprumas mažėja pakartotinai naudojant.Keli sluoksniai laikui bėgant gali išsisluoksniuoti ir įtrūkti.API 15 HR „High Pressure Fiberglass Linear Pipe“ yra teiginys, kad 20% slėgio pokytis yra bandymo ir remonto riba.Kanados standarto CSA Z662 „Naftos ir dujų vamzdynų sistemos“ 13.1.2.8 skirsnyje nurodyta, kad slėgio svyravimai turi būti mažesni nei 20 % vamzdžio gamintojo nurodyto slėgio.Priešingu atveju projektinis slėgis gali būti sumažintas iki 50%.Projektuojant FRP ir FRP su apvalkalu, reikia atsižvelgti į ciklines apkrovas.
6 gedimas: Stiklo pluošto (FRP) vamzdžio, naudojamo sūriam vandeniui tiekti, apačia (6 val.) yra padengta didelio tankio polietilenu.Buvo išbandyta sugedusi dalis, gera dalis po gedimo ir trečiasis komponentas (atstovaujantis pogamybinį komponentą).Visų pirma, sugedusios sekcijos skerspjūvis buvo lyginamas su tokio paties dydžio surenkamojo vamzdžio skerspjūviu (žr. 8 ir 9 pav.).Atkreipkite dėmesį, kad sugedusiame skerspjūvyje yra didelių intralaminarinių įtrūkimų, kurių nėra pagamintame vamzdyje.Delaminacija įvyko tiek naujuose, tiek sugedusiuose vamzdžiuose.Stiklo pluošto, kuriame yra daug stiklo, sluoksniuojimas yra įprastas;Didelis stiklo kiekis suteikia didesnį stiprumą.Dujotiekis patyrė didelių slėgio svyravimų (daugiau nei 20%) ir sugedo dėl ciklinės apkrovos.
9 pav. Čia yra dar du gatavo stiklo pluošto skerspjūviai didelio tankio polietilenu išklotame stiklo pluošto vamzdyje.
Montuojant vietoje, sujungiamos mažesnės vamzdžio dalys – šios jungtys yra labai svarbios.Paprastai du vamzdžio gabalai sujungiami, o tarpas tarp vamzdžių užpildomas „glaistu“.Tada siūlės apvyniojamos keliais sluoksniais plataus pločio stiklo pluošto armatūros ir impregnuojamos derva.Išorinis siūlės paviršius turi būti pakankamai padengtas plienine danga.
Nemetalinės medžiagos, tokios kaip įdėklai ir stiklo pluoštas, yra klampios.Nors šią charakteristiką sunku paaiškinti, jos apraiškos dažnos: pažeidimai dažniausiai atsiranda montuojant, tačiau nuotėkis atsiranda ne iš karto.„Klampos elastingumas yra medžiagos savybė, kuri deformuojanti pasižymi ir klampumo, ir elastingumo savybėmis.Klampios medžiagos (pvz., medus) priešinasi šlyties srautui ir laikui bėgant deformuojasi tiesiškai, kai yra veikiamas įtempis.Elastinės medžiagos (pavyzdžiui, plienas) iš karto deformuojasi, bet taip pat greitai grįžta į pradinę būseną pašalinus įtampą.Viskoelastinės medžiagos turi abi savybes, todėl jos deformuojasi laikui bėgant.Elastingumas paprastai atsiranda dėl jungčių tempimo išilgai kristalinių plokštumų tvarkingose kietose medžiagose, o klampumas atsiranda dėl atomų ar molekulių difuzijos amorfinėje medžiagoje “ [4].
Montuojant ir tvarkant stiklo pluošto ir plastikinius komponentus reikia ypatingos priežiūros.Priešingu atveju jie gali įskilti ir pažeidimai gali išryškėti tik po hidrostatinio bandymo.
Dauguma stiklo pluošto įdėklų gedimų atsiranda dėl gedimų montavimo metu [5].Hidrostatinis bandymas yra būtinas, bet nenustato nedidelių pažeidimų, kurie gali atsirasti naudojimo metu.
10 pav. Čia parodytos vidinės (kairėje) ir išorinėje (dešinėje) sąsajos tarp stiklo pluošto vamzdžių segmentų.
Defektas 7. 10 paveiksle parodytas dviejų stiklo pluošto vamzdžių sekcijų sujungimas.11 paveiksle parodytas jungties skerspjūvis.Išorinis vamzdžio paviršius nebuvo pakankamai sutvirtintas ir užsandarintas, transportuojant vamzdis sulūžo.Sujungimų sutvirtinimo rekomendacijos pateiktos DIN 16966, CSA Z662 ir ASME NM.2.
Didelio tankio polietileno vamzdžiai yra lengvi, atsparūs korozijai ir dažniausiai naudojami dujų ir vandens vamzdžiams, įskaitant gaisrines žarnas gamyklose.Dauguma gedimų šiose linijose yra susiję su žala, gauta atliekant kasimo darbus [6].Tačiau lėto plyšio augimo (SCG) gedimas taip pat gali atsirasti esant santykinai mažiems įtempiams ir minimalioms deformacijoms.Remiantis pranešimais, „SCG yra įprastas gedimo būdas požeminiuose polietileno (PE) vamzdynuose, kurių projektinis tarnavimo laikas yra 50 metų“ [7].
8 gedimas: po daugiau nei 20 naudojimo metų gaisrinėje žarnoje susidarė SCG.Jo lūžis turi šias savybes:
SCG gedimui būdingas lūžių modelis: jis turi minimalią deformaciją ir atsiranda dėl kelių koncentrinių žiedų.Kai SCG plotas padidėja iki maždaug 2 x 1,5 colio, įtrūkimas greitai plinta, o makroskopinės ypatybės tampa ne tokios akivaizdžios (12–14 pav.).Kiekvieną savaitę linijos apkrova gali pasikeisti daugiau nei 10%.Buvo pranešta, kad senos HDPE jungtys yra atsparesnės gedimui dėl apkrovos svyravimų nei senos HDPE jungtys [8].Tačiau esami įrenginiai turėtų apsvarstyti galimybę sukurti SCG, nes HDPE gaisrinės žarnos sensta.
12 pav. Šioje nuotraukoje parodyta vieta, kur T formos atšaka susikerta su pagrindiniu vamzdžiu ir susidaro plyšys, pažymėtas raudona rodykle.
Ryžiai.14. Čia galite iš arti pamatyti T formos šakos lūžimo paviršių iki pagrindinio T formos vamzdžio.Ant vidinio paviršiaus yra akivaizdžių įtrūkimų.
Vidutiniai birių konteinerių (IBC) konteineriai tinka nedideliems cheminių medžiagų kiekiams laikyti ir gabenti (15 pav.).Jie yra tokie patikimi, kad lengva pamiršti, kad jų gedimas gali kelti didelį pavojų.Tačiau MDS gedimai gali sukelti didelių finansinių nuostolių, kai kuriuos iš jų nagrinėja autoriai.Dauguma gedimų kyla dėl netinkamo elgesio [9-11].Nors IBC atrodo paprasta patikrinti, HDPE įtrūkimus, atsiradusius dėl netinkamo naudojimo, sunku aptikti.Turto valdytojams įmonėse, kurios dažnai tvarko birius konteinerius su pavojingais produktais, privalomi reguliarūs ir išsamūs išoriniai ir vidiniai patikrinimai.Jungtinėse Amerikos Valstijose.
Polimeruose vyrauja ultravioletinių (UV) spindulių pažeidimai ir senėjimas.Tai reiškia, kad turime atidžiai laikytis sandarinimo žiedų laikymo instrukcijų ir atsižvelgti į išorinių komponentų, tokių kaip atviros talpyklos ir tvenkinių apmušalai, poveikį.Nors mums reikia optimizuoti (sumažinti) priežiūros biudžetą, būtina šiek tiek patikrinti išorinius komponentus, ypač tuos, kurie veikiami saulės spindulių (16 pav.).
Tokios charakteristikos kaip stiklėjimo temperatūra, suspaudimo rinkinys, įsiskverbimas, kambario temperatūros šliaužimas, klampumas, lėtas įtrūkimų plitimas ir kt. lemia plastikinių ir elastomerinių dalių eksploatacines charakteristikas.Norint užtikrinti veiksmingą ir efektyvią kritinių komponentų priežiūrą, reikia atsižvelgti į šias savybes, o polimerai turi žinoti šias savybes.
Autoriai norėtų padėkoti įžvalgiems klientams ir kolegoms už pasidalinimą savo išvadomis su pramone.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, 12-as leidimas, Thomas Press International, Londonas, JK, 1992 m.
2. Interneto šaltinis: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Temperatūros ir sandarinimo žiedo paviršiaus apdorojimo įtaka Viton V747-75 sandarinimui.NASA techninis dokumentas 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Kanados naftos ir dujų gamintojų (CAPP) geriausios praktikos pavyzdžiai, „Sustiprinto kompozitinio (nemetalinio) vamzdyno naudojimas“, 2017 m. balandžio mėn.
6. Maupin J. ir Mamun M. Plastikinio vamzdžio gedimas, rizikos ir pavojų analizė, DOT projektas Nr. 194, 2009 m.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi ir Jingyan Zheng, Polietileno lėto įtrūkimų augimo mechanizmai: baigtinių elementų metodai, 2015 m. ASME slėgio indų ir vamzdynų konferencija, Bostonas, MA, 2015 m.
8. Oliphant, K., Conrad, M. ir Bryce, W., Plastikinio vandens vamzdžio nuovargis: PE4710 vamzdžio techninė apžvalga ir rekomendacijos, techninė ataskaita Plastic Pipe Association vardu, 2012 m. gegužės mėn.
9. CBA/SIA Gairės dėl skysčių laikymo tarpiniuose konteineriuose, ICB 2 leidimas, 2018 m. spalio mėn. Internete: 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, Seminarų serija Nr. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, internete: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Caring for IBC Totes: Five Tips to Make Them Last, Paskelbta Bulk Containers, IBC Totes, Sustainability, Paskelbta blog.containerexchanger.com, 2018 m. rugsėjo 15 d.
Ana Benz yra vyriausioji IRISNDT inžinierė (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Canada T6E 5T8; Telefonas: 780-577-4481; El. paštas: [el. paštas apsaugotas]).24 metus dirbo korozijos, gedimų ir patikros specialiste.Jos patirtis apima patikrinimų vykdymą naudojant pažangias tikrinimo technologijas ir augalų tikrinimo programų organizavimą.Mercedes-Benz aptarnauja chemijos perdirbimo pramonę, naftos chemijos gamyklas, trąšų gamyklas ir nikelio gamyklas visame pasaulyje, taip pat naftos ir dujų gamybos gamyklas.Ji įgijo medžiagų inžinerijos laipsnį Universidad Simon Bolivar Venesueloje ir medžiagų inžinerijos magistro laipsnį Britų Kolumbijos universitete.Ji turi kelis Kanados bendrųjų standartų valdybos (CGSB) neardomųjų bandymų sertifikatus, taip pat API 510 sertifikatus ir CWB grupės 3 lygio sertifikatus.Benzas buvo NACE Edmontono vykdomojo skyriaus narys 15 metų ir anksčiau ėjo įvairias pareigas Edmontono filialo Kanados suvirinimo draugijoje.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD GAMINA VISŲ RŪŠIŲFFKM ORING,FKM ORING RINKINYS,
SVEIKI SUSISIEKTI SU MUMIS ČIA , AČIŪ !
Paskelbimo laikas: 2023-11-18