מפעל ערכות עיבוד של סין ויטון

מדריך מאויר זה מראה כמה בעיות נפוצות שעלולות להתרחש עם חומרים פולימריים ואלסטומריים שונים מאלה המתרחשים עם אטמי מתכת ורכיבים.
הכשל של רכיבים פולימריים (פלסטיים ואלסטומריים) והשלכותיו עלולות להיות חמורות כמו כשל בציוד מתכת.המידע המוצג מתאר חלק מהמאפיינים המשפיעים על רכיבי פולימר של ציוד המשמש במתקנים תעשייתיים.מידע זה חל על מורשת כלשהיטבעות O, צינור מרופד, פלסטיק מחוזק בסיבים (FRP) וצינור מרופד.נדונות דוגמאות למאפיינים כגון חדירה, טמפרטורת זכוכית וצמיגות והשלכותיהן.
ב-28 בינואר 1986, אסון מעבורת החלל צ'לנג'ר זעזע את העולם.הפיצוץ התרחש בגלל שטבעת ה-O לא אטמה כראוי.
התקלות המתוארות במאמר זה מציגות כמה מהמאפיינים של תקלות לא מתכתיות המשפיעות על ציוד המשמש ביישומים תעשייתיים.עבור כל מקרה, תכונות פולימר חשובות נדונות.
לאסטומרים יש טמפרטורת מעבר של זכוכית, המוגדרת כ"טמפרטורה שבה חומר אמורפי, כגון זכוכית או פולימר, משתנה ממצב זכוכית שביר למצב רקיע" [1].
לאסטומרים יש ערכת דחיסה - "מוגדרת כאחוז המתח שאלסטומר לא יכול להתאושש לאחר פרק זמן קבוע באקסטרוזיה וטמפרטורה נתונה" [2].לדברי המחבר, דחיסה מתייחסת ליכולת של הגומי לחזור לצורתו המקורית.במקרים רבים, רווח הדחיסה מתקזז על ידי התרחבות כלשהי המתרחשת במהלך השימוש.עם זאת, כפי שמראה הדוגמה להלן, זה לא תמיד המקרה.
תקלה 1: טמפרטורת סביבה נמוכה (36 מעלות פרנהייט) לפני השיגור הובילה ללא מספיק טבעות O-Viton במעבורת החלל צ'לנג'ר.כפי שנאמר בחקירות תאונות שונות: "בטמפרטורות מתחת ל-50°F, טבעת ה-O-Viton V747-75 אינה גמישה מספיק כדי לעקוב אחר פתיחת פער הבדיקה" [3].טמפרטורת מעבר הזכוכית גורמת לטבעת ה-O-Challenger לא להיסגר כראוי.
בעיה 2: האטמים המוצגים באיורים 1 ו-2 חשופים בעיקר למים ולאדים.החותמות הורכבו באתר באמצעות מונומר אתילן פרופילן דין (EPDM).עם זאת, הם בודקים fluoroelastomers (FKM) כגון Viton) ו perfluoroelastomer (FFKM) כגון Kalrez O-rings.למרות שהגדלים משתנים, כל טבעות ה-O המוצגות באיור 2 מתחילות באותו גודל:
מה קרה?השימוש בקיטור יכול להוות בעיה עבור אלסטומרים.עבור יישומי קיטור מעל 250°F, יש לקחת בחשבון עיוותי התרחבות והתכווצות FKM ו-FFKM בחישובי תכנון האריזה.לאלסטומרים שונים יש יתרונות וחסרונות מסוימים, גם לאלה שיש להם עמידות כימית גבוהה.כל שינוי דורש תחזוקה קפדנית.
הערות כלליות על אלסטומרים.באופן כללי, השימוש באלסטומרים בטמפרטורות מעל 250 מעלות צלזיוס ומתחת ל-35 מעלות צלזיוס הוא מיוחד ועשוי לדרוש קלט מעצב.
חשוב לקבוע את הרכב האלסטומרי המשמש.ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של פורייה (FTIR) יכולה להבחין בין סוגים שונים באופן משמעותי של אלסטומרים, כגון EPDM, FKM ו-FFKM שהוזכרו לעיל.עם זאת, בדיקה להבחין בין מתחם FKM אחד למשנהו יכולה להיות מאתגרת.טבעות O מתוצרת יצרנים שונים עשויים להיות בעלי חומרי מילוי, גיפור וטיפולים שונים.לכל זה יש השפעה משמעותית על סט דחיסה, עמידות כימית ומאפיינים של טמפרטורה נמוכה.
לפולימרים יש שרשראות מולקולריות ארוכות שחוזרות על עצמן המאפשרות לנוזלים מסוימים לחדור אליהם.בניגוד למתכות, בעלות מבנה גבישי, מולקולות ארוכות משתלבות זו בזו כמו גדיל של ספגטי מבושל.מבחינה פיזית, מולקולות קטנות מאוד כמו מים/קיטור וגזים יכולות לחדור.חלק מהמולקולות קטנות מספיק כדי להיכנס דרך הפערים בין שרשראות בודדות.
כשל 3: בדרך כלל, תיעוד חקירת ניתוח כשל מתחיל בהשגת תמונות של החלקים.עם זאת, פיסת הפלסטיק השטוחה, הגמישה, בעלת ריח בנזין שהתקבלה ביום שישי, הפכה לצינור עגול קשה עד יום שני (מועד צילום התמונה).לפי הדיווח, הרכיב הוא מעיל צינור מפוליאתילן (PE) המשמש להגנה על רכיבים חשמליים מתחת לפני הקרקע בתחנת דלק.חתיכת הפלסטיק הגמישה השטוחה שקיבלת לא הגנת על הכבל.חדירת הבנזין גרמה לשינויים פיזיים ולא כימיים - צינור הפוליאתילן לא התפרק.עם זאת, יש צורך לחדור לצינורות פחות מרוככים.
תקלה 4. מתקנים תעשייתיים רבים משתמשים בצינורות פלדה מצופים טפלון לצורך טיפול במים, טיפול בחומצה ושאין נכללים בהם נוכחות של מזהמי מתכת (למשל בתעשיית המזון).לצינורות מצופים טפלון יש פתחי אוורור המאפשרים לחדור למים לחלל הטבעתי שבין הפלדה לבטנה להתנקז.עם זאת, לצינורות מרופדים יש חיי מדף לאחר שימוש ממושך.
איור 4 מציג צינור מצופה בטפלון ששימש לאספקת HCl במשך יותר מעשר שנים.כמות גדולה של מוצרי קורוזיה מפלדה מצטברת בחלל הטבעתי שבין הציפוי לצינור הפלדה.המוצר דחף את הבטנה פנימה, וגרם לנזק כפי שמוצג באיור 5. קורוזיה של הפלדה נמשכת עד שהצינור מתחיל לדלוף.
בנוסף, מתרחשת זחילה על משטח אוגן הטפלון.זחילה מוגדרת כדפורמציה (דפורמציה) בעומס קבוע.בדומה למתכות, זחילת הפולימרים עולה עם עליית הטמפרטורה.עם זאת, בניגוד לפלדה, זחילה מתרחשת בטמפרטורת החדר.ככל הנראה, ככל שהחתך של משטח האוגן יורד, הברגים של צינור הפלדה מהודקים יתר על המידה עד להופעת סדק הטבעת, המוצג בתמונה.סדקים מעגליים חושפים עוד יותר את צינור הפלדה ל-HCl.
כשל 5: ספינות פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) משמשות בדרך כלל בתעשיית הנפט והגז לתיקון קווי הזרקת מים מפלדה פגומה.עם זאת, קיימות דרישות רגולטוריות ספציפיות להורדת לחץ באונייה.איורים 6 ו-7 מציגים אניה כושלת.נזק לציפוי שסתום בודד מתרחש כאשר לחץ הטבעת עולה על לחץ הפעולה הפנימי - הציפוי נכשל עקב חדירה.עבור ספינות HDPE, הדרך הטובה ביותר למנוע כשל זה היא להימנע מהפחתת לחץ מהירה של הצינור.
חוזקם של חלקי פיברגלס יורד בשימוש חוזר.מספר שכבות עלולות להתפרק ולהיסדק לאורך זמן.API 15 HR "High Pressure Fiberglass Linear Pipe" מכיל הצהרה ששינוי של 20% בלחץ הוא גבול הבדיקה והתיקון.סעיף 13.1.2.8 של התקן הקנדי CSA Z662, Petroleum and Gas Pipeline Systems, מציין כי יש לשמור על תנודות הלחץ מתחת ל-20% מדרוג הלחץ של יצרן הצינורות.אחרת, לחץ התכנון עשוי להיות מופחת עד 50%.בעת תכנון FRP ו-FRP עם חיפוי, יש לקחת בחשבון עומסים מחזוריים.
תקלה 6: הצד התחתון (בשעה 6) של צינור הפיברגלס (FRP) המשמש לאספקת מי מלח מכוסה בפוליאתילן בצפיפות גבוהה.נבדקו החלק הכושל, החלק הטוב לאחר הכשל והרכיב השלישי (המייצג את הרכיב שלאחר הייצור).בפרט, החתך של החתך הכושל הושווה לחתך של צינור טרומי באותו גודל (ראה איורים 8 ו-9).שימו לב שלחתך הכושל יש סדקים תוך למינריים נרחבים שאינם קיימים בצינור המיוצר.דלמינציה התרחשה הן בצינורות חדשים והן בצינורות שנכשלו.דלמינציה נפוצה בפיברגלס עם תכולת זכוכית גבוהה;תכולת זכוכית גבוהה מעניקה חוזק רב יותר.הצינור היה נתון לתנודות לחץ קשות (יותר מ-20%) ונכשל עקב עומס מחזורי.
איור 9. להלן שני חתכים נוספים של פיברגלס מוגמר בצינור פיברגלס מצופה פוליאתילן בצפיפות גבוהה.
במהלך ההתקנה באתר, קטעים קטנים יותר של צינור מחוברים - חיבורים אלה הם קריטיים.בדרך כלל, שתי חתיכות צינור מחוברות זו לזו והרווח בין הצינורות מלא ב"מרק".לאחר מכן עוטפים את החיבורים במספר שכבות של חיזוק פיברגלס ברוחב ומוספגים בשרף.המשטח החיצוני של המפרק חייב להיות בעל ציפוי פלדה מספיק.
חומרים לא מתכתיים כגון ספינות ופיברגלס הם ויסקו אלסטיים.למרות שקשה להסביר מאפיין זה, ביטוייו שכיחים: נזק מתרחש בדרך כלל במהלך ההתקנה, אך דליפה אינה מתרחשת מיד."ויסקו אלסטיות היא תכונה של חומר המציג תכונות צמיגות ואלסטיות בעת עיוות.חומרים צמיגים (כגון דבש) מתנגדים לזרימת גזירה ומתעוותים בצורה ליניארית לאורך זמן בעת ​​הפעלת לחץ.חומרים אלסטיים (כגון פלדה) יתעוותו מיד, אך גם יחזרו במהירות למצבם המקורי לאחר הסרת הלחץ.לחומרים ויסקו אלסטיים יש את שתי התכונות ולכן הם מציגים דפורמציה משתנה בזמן.גמישות נובעת בדרך כלל ממתיחה של קשרים לאורך מישורים גבישיים במוצקים מסודרים, בעוד שהצמיגות נובעת מהתפשטות של אטומים או מולקולות בתוך חומר אמורפי " [4].
רכיבי פיברגלס ופלסטיק דורשים טיפול מיוחד במהלך ההתקנה והטיפול.אחרת, הם עלולים להיסדק וייתכן שהנזק לא יתגלה עד זמן רב לאחר בדיקה הידרוסטטית.
רוב התקלות בבטנות פיברגלס מתרחשות עקב נזק במהלך ההתקנה [5].בדיקה הידרוסטטית הכרחית אך אינה מזהה נזקים קלים שעלולים להתרחש במהלך השימוש.
איור 10. מוצג כאן הממשק הפנימי (משמאל) והחיצוני (מימין) בין מקטעי צינור פיברגלס.
פגם 7. איור 10 מציג את החיבור של שני חלקים של צינורות פיברגלס.איור 11 מציג את החתך של החיבור.המשטח החיצוני של הצינור לא היה מחוזק ואטום מספיק, והצינור נשבר במהלך ההובלה.המלצות לחיזוק מפרקים ניתנות ב-DIN 16966, CSA Z662 ו-ASME NM.2.
צינורות פוליאתילן בצפיפות גבוהה הם קלים, עמידים בפני קורוזיה, והם משמשים בדרך כלל לצינורות גז ומים, לרבות צינורות כיבוי אש באתרי המפעל.רוב הכשלים בקווים אלו קשורים לנזק שנגרם במהלך עבודת החפירה [6].עם זאת, כשל בגידול סדק איטי (SCG) יכול להתרחש גם במתחים נמוכים יחסית ומתחים מינימליים.על פי דיווחים, "SCG הוא מצב כשל נפוץ בצינורות פוליאתילן תת קרקעיים (PE) עם אורך חיים עיצובי של 50 שנה" [7].
תקלה 8: SCG נוצר בצינור האש לאחר יותר מ-20 שנות שימוש.לשבר שלו יש את המאפיינים הבאים:
כישלון SCG מאופיין בדפוס שבר: יש לו דפורמציה מינימלית והוא מתרחש עקב מספר טבעות קונצנטריות.ברגע שאזור ה-SCG גדל לכ-2 x 1.5 אינצ'ים, הסדק מתפשט במהירות והמאפיינים המקרוסקופיים הופכים פחות ברורים (איורים 12-14).הקו עשוי לחוות שינויים בעומס של יותר מ-10% בכל שבוע.מפרקי HDPE ישנים דווחו כעמידים יותר בפני כשל עקב תנודות עומס מאשר מפרקי HDPE ישנים [8].עם זאת, מתקנים קיימים צריכים לשקול לפתח SCG כאשר צינורות כיבוי HDPE מזדקנים.
איור 12. תמונה זו מראה היכן מצטלב ענף T עם הצינור הראשי, ויוצר את הסדק המצוין על ידי החץ האדום.
אורז.14. כאן אתה יכול לראות מקרוב את משטח השבר של הענף בצורת T לצינור הראשי בצורת T.ישנם סדקים ברורים על פני השטח הפנימיים.
מיכלי ביניים בתפזורת (IBCs) מתאימים לאחסון והובלה של כמויות קטנות של כימיקלים (איור 15).הם כל כך אמינים שקל לשכוח שהכישלון שלהם יכול להוות סכנה משמעותית.עם זאת, כשלים ב-MDS עלולים לגרום להפסדים כספיים משמעותיים, שחלקם נבדקים על ידי המחברים.רוב התקלות נגרמות מטיפול לא נכון [9-11].למרות ש-IBC נראה פשוט לבדיקה, קשה לזהות סדקים ב-HDPE שנגרמו כתוצאה מטיפול לא נכון.למנהלי נכסים בחברות המטפלות בתדירות גבוהה במיכלים בתפזורת המכילים מוצרים מסוכנים, חובה בדיקות חיצוניות ופנימיות קבועות ויסודיות.בארצות הברית.
נזק והזדקנות אולטרה סגול (UV) נפוצים בפולימרים.משמעות הדבר היא שעלינו לעקוב בקפידה אחר הוראות האחסון של טבעות O ולשקול את ההשפעה על החיים של רכיבים חיצוניים כגון מיכלים פתוחים וציפוי בריכות.בעוד שעלינו לייעל (למזער) את תקציב התחזוקה, יש צורך בבדיקה מסוימת של רכיבים חיצוניים, במיוחד אלה החשופים לאור השמש (איור 16).
מאפיינים כגון טמפרטורת מעבר זכוכית, ערכת דחיסה, חדירה, זחילה בטמפרטורת החדר, צמיגות, התפשטות סדקים איטית וכו' קובעות את מאפייני הביצועים של חלקי פלסטיק ואלסטומרים.כדי להבטיח תחזוקה אפקטיבית ויעילה של רכיבים קריטיים, יש לקחת בחשבון תכונות אלו, ופולימרים חייבים להיות מודעים לתכונות אלו.
המחברים רוצים להודות ללקוחות ולעמיתים בעלי תובנה על שיתוף הממצאים שלהם עם התעשייה.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, מהדורה 12, Thomas Press International, לונדון, בריטניה, 1992.
2. מקור אינטרנט: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., השפעת טמפרטורה וטיפול משטח O-Ring על יכולת האיטום של Viton V747-75.נייר טכני של נאס"א 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. שיטות עבודה מומלצות ליצרני נפט וגז קנדיים (CAPP), "שימוש בצינור מרוכב מחוזק (לא מתכתי),", אפריל 2017.
6. Maupin J. and Mamun M. ניתוח כשל, סיכונים וסיכונים של צינור פלסטיק, פרויקט DOT מס' 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi ו-Jingyan Zheng, מנגנונים של צמיחת סדק איטית בפוליאתילן: שיטות אלמנטים סופיים, ASME Pressure Vessels and Piping Conference, 2015, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., and Bryce, W., Fatigue of Plastic Water Pipe: Technical Review and Recommendations for Fatigue Design of PE4710 Pipe, דוח טכני מטעם איגוד צינורות הפלסטיק, מאי 2012.
9. הנחיות CBA/SIA לאחסון נוזלים במיכלי ביניים בתפזורת, גיליון ICB 2, אוקטובר 2018 באינטרנט: 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 Operational Experience, סדרת סמינרים מס' 154, IChemE, Rugby, בריטניה, 2008, באינטרנט: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Caring for IBC Totes: Five Tips to Make Them Last, פורסם ב- Bulk Containers, IBC Totes, Sustainability, פורסם ב-blog.containerexchanger.com, 15 בספטמבר, 2018.
אנה בנץ היא מהנדסת ראשית ב-IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Canada T6E 5T8; טלפון: 780-577-4481; דוא"ל: [email protected]).היא עבדה כמומחית לקורוזיה, כשל ובדיקה במשך 24 שנים.ניסיונה כולל ביצוע בדיקות בטכניקות בדיקה מתקדמות וארגון תכניות פיקוח מפעלים.מרצדס-בנץ משרתת את תעשיית העיבוד הכימי, מפעלים פטרוכימיים, מפעלי דשנים ומפעלי ניקל ברחבי העולם, וכן מפעלי הפקת נפט וגז.היא קיבלה תואר בהנדסת חומרים מאוניברסידד סיימון בוליבר בוונצואלה ותואר שני בהנדסת חומרים מאוניברסיטת קולומביה הבריטית.היא מחזיקה במספר אישורי בדיקות לא הרסניות של מועצת התקנים הכללית הקנדית (CGSB), כמו גם הסמכת API 510 והסמכת CWB Group Level 3.בנץ ​​היה חבר בסניף ההנהלה של NACE אדמונטון במשך 15 שנים ובעבר שימש בתפקידים שונים באגודת הריתוך הקנדית של סניף אדמונטון.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD ייצרה כל מיני סוגיםFFKM ORING, FKM ORING KITS ,

מוזמן ליצור איתנו קשר כאן, תודה!