Din il-gwida illustrata turi xi problemi komuni li jistgħu jseħħu b'materjali polimeriċi u elastomeriċi li huma differenti minn dawk li jseħħu b'siġilli u komponenti tal-metall.
Il-falliment tal-komponenti tal-polimeru (plastik u elastomeriku) u l-konsegwenzi tiegħu jistgħu jkunu serji daqs il-falliment tat-tagħmir tal-metall.L-informazzjoni ppreżentata tiddeskrivi xi wħud mill-proprjetajiet li jaffettwaw il-komponenti tal-polimer tat-tagħmir użat fil-faċilitajiet industrijali.Din l-informazzjoni tapplika għal xi wirtO-rings, pajp miksi, plastik rinforzat bil-fibra (FRP) u pajp miksi.Eżempji ta 'proprjetajiet bħall-penetrazzjoni, it-temperatura tal-ħġieġ, u l-viskoelastiċità u l-implikazzjonijiet tagħhom huma diskussi.
Fit-28 ta’ Jannar, 1986, id-diżastru ta’ l-ispazjali Challenger xokkjat lid-dinja.L-isplużjoni seħħet minħabba li l-O-ring ma ssiġillax sew.
Il-ħsarat deskritti f'dan l-artikolu jintroduċu xi wħud mill-karatteristiċi ta 'ħsarat mhux metalliċi li jaffettwaw it-tagħmir użat f'applikazzjonijiet industrijali.Għal kull każ, jiġu diskussi proprjetajiet importanti tal-polimeru.
L-elastomeri għandhom temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ, li hija definita bħala "it-temperatura li fiha materjal amorfu, bħal ħġieġ jew polimeru, jinbidel minn stat tal-ħġieġ fraġli għal stat duttili" [1].
Elastomeri għandhom sett ta 'kompressjoni - "definit bħala l-perċentwal ta' tensjoni li elastomeru ma jistax jirkupra wara perjodu fiss ta 'żmien f'estrużjoni u temperatura partikolari" [2].Skont l-awtur, il-kompressjoni tirreferi għall-kapaċità tal-gomma li terġa 'lura għall-forma oriġinali tagħha.F'ħafna każijiet, il-qligħ tal-kompressjoni huwa kkumpensat minn xi espansjoni li sseħħ waqt l-użu.Madankollu, kif juri l-eżempju hawn taħt, dan mhux dejjem il-każ.
Ħsara 1: Temperatura ambjentali baxxa (36°F) qabel it-tnedija rriżultat f'O-rings Viton insuffiċjenti fuq l-Ispace Shuttle Challenger.Kif iddikjarat f'diversi investigazzjonijiet ta 'inċidenti: "F'temperaturi taħt il-50 ° F, l-O-ring Viton V747-75 mhuwiex flessibbli biżżejjed biex isegwi l-ftuħ tad-distakk tat-test" [3].It-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ tikkawża li l-O-ring Challenger jonqos milli jissiġilla sew.
Problema 2: Is-siġilli murija fil-Figuri 1 u 2 huma primarjament esposti għall-ilma u l-fwar.Is-siġilli ġew immuntati fuq il-post bl-użu ta 'monomeru ta' ethylene propylene diene (EPDM).Madankollu, qed jittestjaw fluoroelastomers (FKM) bħal Viton) u perfluoroelastomer (FFKM) bħal Kalrez O-rings.Għalkemm id-daqsijiet ivarjaw, l-O-rings kollha murija fil-Figura 2 jibdew bl-istess daqs:
X'ġara?L-użu tal-fwar jista 'jkun problema għall-elastomeri.Għal applikazzjonijiet tal-fwar 'il fuq minn 250°F, id-deformazzjonijiet ta' espansjoni u kontrazzjoni FKM u FFKM għandhom jitqiesu fil-kalkoli tad-disinn tal-ippakkjar.Elastomeri differenti għandhom ċerti vantaġġi u żvantaġġi, anke dawk li għandhom reżistenza kimika għolja.Kwalunkwe tibdil jeħtieġ manutenzjoni bir-reqqa.
Noti ġenerali dwar elastomeri.B'mod ġenerali, l-użu ta 'elastomeri f'temperaturi 'l fuq minn 250 ° F u taħt 35 ° F huwa speċjalizzat u jista' jeħtieġ input tad-disinjatur.
Huwa importanti li tiddetermina l-kompożizzjoni elastomerika użata.L-ispettroskopija infra-aħmar tat-trasformata Fourier (FTIR) tista 'tiddistingwi bejn tipi differenti ta' elastomeri b'mod sinifikanti, bħal EPDM, FKM u FFKM imsemmija hawn fuq.Madankollu, l-ittestjar biex jiddistingwi kompost FKM minn ieħor jista 'jkun ta' sfida.O-rings magħmulin minn manifatturi differenti jista 'jkollhom fillers, vulkanizzazzjonijiet u trattamenti differenti.Dan kollu għandu impatt sinifikanti fuq sett ta 'kompressjoni, reżistenza kimika u karatteristiċi ta' temperatura baxxa.
Il-polimeri għandhom ktajjen molekulari twal u ripetuti li jippermettu li ċerti likwidi jippenetrawhom.B'differenza mill-metalli, li għandhom struttura kristallina, molekuli twal jintrabtu ma 'xulxin bħal linja ta' spagetti imsajjar.Fiżikament, molekuli żgħar ħafna bħall-ilma/fwar u gassijiet jistgħu jippenetraw.Xi molekuli huma żgħar biżżejjed biex jidħlu mill-lakuni bejn il-ktajjen individwali.
Nuqqas 3: Tipikament, id-dokumentazzjoni ta 'investigazzjoni ta' analiżi ta 'falliment tibda bil-ksib ta' stampi tal-partijiet.Madankollu, il-biċċa tal-plastik ċatta, flessibbli u li tinxtamm il-gażolina li waslet nhar il-Ġimgħa kienet saret pajp tond iebes sa nhar it-Tnejn (il-ħin li ttieħed ir-ritratt).Allegatament, il-komponent huwa ġakketta tal-pajp tal-polyethylene (PE) użata biex tipproteġi komponenti elettriċi taħt il-livell tal-art fi stazzjon tal-petrol.Il-biċċa tal-plastik flessibbli ċatta li rċevejt ma pproteġitx il-kejbil.Il-penetrazzjoni tal-gażolina ikkawżat bidliet fiżiċi, mhux kimiċi - il-pajp tal-polyethylene ma ddekomponix.Madankollu, huwa meħtieġ li tippenetra pajpijiet inqas imrattab.
Ħsara 4. Ħafna faċilitajiet industrijali jużaw pajpijiet ta 'l-azzar miksija bit-Teflon għat-trattament ta' l-ilma, trattament ta 'aċidu u fejn il-preżenza ta' kontaminanti tal-metall hija eskluża (pereżempju, fl-industrija tal-ikel).Il-pajpijiet miksija bit-teflon għandhom ventijiet li jippermettu li l-ilma jinfiltra fl-ispazju annulari bejn l-azzar u l-kisja biex tiskula.Madankollu, il-pajpijiet infurrati għandhom ħajja fuq l-ixkaffa wara użu fit-tul.
Il-Figura 4 turi pajp miksi bit-Teflon li ilu jintuża biex iforni HCl għal aktar minn għaxar snin.Ammont kbir ta 'prodotti tal-korrużjoni tal-azzar jakkumula fl-ispazju annulari bejn l-inforra u l-pajp tal-azzar.Il-prodott imbuttat il-kisja 'l ġewwa, u kkawża ħsara kif muri fil-Figura 5. Il-korrużjoni tal-azzar tkompli sakemm il-pajp jibda jnixxi.
Barra minn hekk, creep iseħħ fuq il-wiċċ tal-ħanek tat-Teflon.Creep huwa definit bħala deformazzjoni (deformazzjoni) taħt tagħbija kostanti.Bħal fil-każ tal-metalli, il-creep tal-polimeri jiżdied maż-żieda fit-temperatura.Madankollu, b'differenza mill-azzar, il-creep iseħħ f'temperatura tal-kamra.Probabbilment, hekk kif tonqos is-sezzjoni trasversali tal-wiċċ tal-flanġ, il-boltijiet tal-pajp tal-azzar huma ssikkati żżejjed sakemm jidher il-qasma taċ-ċirku, murija fir-ritratt.Xquq ċirkolari jesponu aktar il-pajp tal-azzar għal HCl.
Nuqqas 5: Inforor tal-polyethylene ta 'densità għolja (HDPE) huma komunement użati fl-industrija taż-żejt u tal-gass biex jissewwew linji ta' injezzjoni tal-ilma tal-azzar imsadda.Madankollu, hemm rekwiżiti regolatorji speċifiċi għall-ħelsien mill-pressjoni tal-inforra.Figuri 6 u 7 juru inforra falluta.Ħsara lil inforra ta 'valv wieħed isseħħ meta l-pressjoni ta' l-annulus taqbeż il-pressjoni operattiva interna - l-inforra tfalli minħabba l-penetrazzjoni.Għall-inforri HDPE, l-aħjar mod biex jiġi evitat dan in-nuqqas huwa li tiġi evitata depressurizzazzjoni rapida tal-pajp.
Is-saħħa tal-partijiet tal-fibreglass tonqos b'użu ripetut.Diversi saffi jistgħu jiddelaminaw u xquq maż-żmien.API 15 HR "Pipe Lineari tal-Fibreglass ta 'Pressjoni Għolja" fih dikjarazzjoni li bidla ta' 20% fil-pressjoni hija l-limitu tat-test u t-tiswija.It-Taqsima 13.1.2.8 tal-Istandard Kanadiż CSA Z662, Sistemi tal-Pipeline tal-Pitrolju u tal-Gass, tispeċifika li l-varjazzjonijiet fil-pressjoni għandhom jinżammu taħt l-20% tal-klassifikazzjoni tal-pressjoni tal-manifattur tal-pajp.Inkella, il-pressjoni tad-disinn tista 'titnaqqas sa 50%.Meta jiġu ddisinjati FRP u FRP bil-kisi, it-tagħbijiet ċikliċi għandhom jitqiesu.
Ħsara 6: In-naħa tal-qiegħ (is-6:00) tal-pajp tal-fibreglass (FRP) użat biex tforni l-ilma mielaħ hija mgħottija b'polyethylene ta 'densità għolja.Il-parti falluta, il-parti tajba wara l-falliment, u t-tielet komponent (li tirrappreżenta l-komponent ta 'wara l-manifattura) ġew ittestjati.B'mod partikolari, il-cross-section tas-sezzjoni falluta tqabbel mal-cross-section ta 'pajp prefabbrikat tal-istess daqs (ara Figuri 8 u 9).Innota li s-sezzjoni trasversali falluta għandha xquq intralaminari estensivi li mhumiex preżenti fil-pajp iffabbrikat.Id-delaminazzjoni seħħet kemm f'pajpijiet ġodda kif ukoll f'dawk falluti.Id-delaminazzjoni hija komuni fil-fibreglass b'kontenut għoli ta 'ħġieġ;Kontenut għoli tal-ħġieġ jagħti saħħa akbar.Il-pipeline kien soġġett għal varjazzjonijiet severi fil-pressjoni (aktar minn 20%) u falla minħabba tagħbija ċiklika.
Figura 9. Hawn huma żewġ cross-sections oħra ta 'fibreglass lest f'pajp tal-fibreglass miksi bil-polyethylene ta' densità għolja.
Waqt l-installazzjoni fuq il-post, sezzjonijiet iżgħar ta 'pajp huma konnessi - dawn il-konnessjonijiet huma kritiċi.Tipikament, żewġ biċċiet tal-pajp jintrabtu flimkien u d-distakk bejn il-pajpijiet jimtela bi "stokk".Il-ġonot imbagħad jiġu mgeżwra f'diversi saffi ta 'rinfurzar tal-fibra tal-ħġieġ wiesa' u mimlijin bir-reżina.Il-wiċċ ta 'barra tal-ġonta għandu jkollu kisi ta' l-azzar suffiċjenti.
Materjali mhux metalliċi bħal inforri u fibreglass huma viscoelastiċi.Għalkemm din il-karatteristika hija diffiċli biex tispjega, il-manifestazzjonijiet tagħha huma komuni: il-ħsara ġeneralment isseħħ waqt l-installazzjoni, iżda t-tnixxija ma sseħħx immedjatament."Il-viskoelastiċità hija proprjetà ta 'materjal li juri kemm proprjetajiet viskużi kif ukoll elastiċi meta jkun deformat.Materjali viskużi (bħal għasel) jirreżistu l-fluss ta 'shear u jiddeformaw b'mod lineari maż-żmien meta tiġi applikata l-istress.Materjali elastiċi (bħal azzar) se jiddeformaw immedjatament, iżda wkoll malajr jerġgħu lura għall-istat oriġinali tagħhom wara li titneħħa l-istress.Materjali viskoelastiċi għandhom iż-żewġ proprjetajiet u għalhekk juru deformazzjoni li tvarja fil-ħin.L-elastiċità tipikament tirriżulta mit-tiġbid ta 'bonds tul pjani kristallini f'solidi ordnati, filwaqt li l-viskożità tirriżulta mid-diffużjoni ta' atomi jew molekuli f'materjal amorfu "[4].
Fibreglass u komponenti tal-plastik jeħtieġu kura speċjali waqt l-installazzjoni u l-immaniġġjar.Inkella, jistgħu jinqasmu u l-ħsara tista 'ma ssirx evidenti qabel twil wara l-ittestjar idrostatiku.
Ħafna mill-fallimenti tal-kisi tal-fibreglass iseħħu minħabba ħsara waqt l-installazzjoni [5].L-ittestjar idrostatiku huwa meħtieġ iżda ma jiskoprix ħsara minuri li tista 'sseħħ waqt l-użu.
Figura 10. Hawn huma murija l-interfaces ta 'ġewwa (xellug) u ta' barra (lemin) bejn is-segmenti tal-pajpijiet tal-fibreglass.
Difett 7. Figura 10 turi l-konnessjoni ta 'żewġ sezzjonijiet ta' pajpijiet tal-fibra tal-ħġieġ.Figura 11 turi s-sezzjoni trasversali tal-konnessjoni.Il-wiċċ ta 'barra tal-pajp ma kienx imsaħħaħ u ssiġillat biżżejjed, u l-pajp inqasam waqt it-trasport.Rakkomandazzjonijiet għat-tisħiħ tal-ġonot huma mogħtija f'DIN 16966, CSA Z662 u ASME NM.2.
Il-pajpijiet tal-polyethylene ta 'densità għolja huma ħfief, reżistenti għall-korrużjoni, u huma komunement użati għal pajpijiet tal-gass u tal-ilma, inklużi pajpijiet tan-nar fuq siti tal-fabbrika.Il-biċċa l-kbira tal-ħsarat fuq dawn il-linji huma assoċjati ma 'ħsara li tkun irċeviet waqt ix-xogħol ta' tħaffir [6].Madankollu, falliment tat-tkabbir bil-mod tal-crack (SCG) jista 'jseħħ ukoll fi stress relattivament baxx u razez minimi.Skont rapporti, "SCG huwa mod ta 'falliment komuni f'pipelines tal-polyethylene (PE) taħt l-art b'ħajja tad-disinn ta' 50 sena" [7].
Ħsara 8: SCG iffurmat fil-pajp tan-nar wara aktar minn 20 sena ta 'użu.Il-ksur tiegħu għandu l-karatteristiċi li ġejjin:
Il-falliment ta 'SCG huwa kkaratterizzat minn mudell ta' ksur: għandu deformazzjoni minima u jseħħ minħabba ċrieki konċentriċi multipli.Ladarba ż-żona SCG tiżdied għal madwar 2 x 1.5 pulzieri, ix-xquq jinfirex malajr u l-karatteristiċi makroskopiċi jsiru inqas ovvji (Figuri 12-14).Il-linja tista 'tesperjenza bidliet fit-tagħbija ta' aktar minn 10% kull ġimgħa.Ġonot HDPE qodma ġew irrappurtati li huma aktar reżistenti għall-falliment minħabba varjazzjonijiet fit-tagħbija minn ġonot HDPE qodma [8].Madankollu, il-faċilitajiet eżistenti għandhom jikkunsidraw l-iżvilupp ta 'SCG hekk kif il-manek tan-nar HDPE qed jixjieħu.
Figura 12. Dan ir-ritratt juri fejn il-fergħa T taqsam mal-pajp prinċipali, u toħloq il-qasma indikata mill-vleġġa ħamra.
Ross.14. Hawnhekk tista 'tara mill-qrib il-wiċċ tal-ksur tal-fergħa f'forma ta' T għall-pajp prinċipali f'forma ta 'T.Hemm xquq ovvji fuq il-wiċċ ta 'ġewwa.
Kontenituri Bulk Intermedji (IBCs) huma adattati għall-ħażna u t-trasport ta 'kwantitajiet żgħar ta' kimiċi (Figura 15).Huma tant affidabbli li huwa faċli li tinsa li n-nuqqas tagħhom jista 'joħloq periklu sinifikanti.Madankollu, fallimenti tal-MDS jistgħu jirriżultaw f'telf finanzjarju sinifikanti, li wħud minnhom huma eżaminati mill-awturi.Ħafna mill-fallimenti huma kkawżati minn immaniġġjar mhux xieraq [9-11].Għalkemm IBC jidher sempliċi biex jispezzjona, xquq fl-HDPE ikkawżati minn immaniġġjar mhux xieraq huma diffiċli biex jinstabu.Għall-maniġers tal-assi f'kumpaniji li spiss jimmaniġġjaw kontenituri bl-ingrossa li jkun fihom prodotti perikolużi, spezzjonijiet esterni u interni regolari u bir-reqqa huma obbligatorji.fl-Istati Uniti.
Ħsara ultravjola (UV) u tixjiħ huma prevalenti fil-polimeri.Dan ifisser li rridu nsegwu bir-reqqa l-istruzzjonijiet tal-ħażna tal-O-ring u nikkunsidraw l-impatt fuq il-ħajja ta 'komponenti esterni bħal tankijiet ta' fuq miftuħ u kisi tal-għadajjar.Filwaqt li rridu nottimizzaw (nimminimizzaw) il-baġit tal-manutenzjoni, hija meħtieġa xi spezzjoni tal-komponenti esterni, speċjalment dawk esposti għad-dawl tax-xemx (Figura 16).
Karatteristiċi bħat-temperatura tat-tranżizzjoni tal-ħġieġ, sett ta 'kompressjoni, penetrazzjoni, creep tat-temperatura tal-kamra, viscoelasticity, propagazzjoni bil-mod tal-qsim, eċċ jiddeterminaw il-karatteristiċi tal-prestazzjoni tal-partijiet tal-plastik u elastomeriċi.Biex tiġi żgurata manutenzjoni effettiva u effiċjenti ta 'komponenti kritiċi, dawn il-proprjetajiet għandhom jitqiesu, u l-polimeri għandhom ikunu konxji ta' dawn il-proprjetajiet.
L-awturi jixtiequ jirringrazzjaw lill-klijenti u l-kollegi insightful talli qasmu s-sejbiet tagħhom mal-industrija.
1. Lewis Sr., Richard J., Hawley's Concise Dictionary of Chemistry, it-12-il edizzjoni, Thomas Press International, Londra, UK, 1992.
2. Sors tal-Internet: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Effett tat-temperatura u tat-trattament tal-wiċċ O-Ring fuq il-kapaċità tas-siġillar ta 'Viton V747-75.Dokument Tekniku tan-NASA 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. L-Aħjar Prattiki għall-Produtturi Kanadiżi taż-Żejt u l-Gass (CAPP), "Using Reinforced Composite (Non-Metallic) Pipeline", April 2017.
6. Maupin J. u Mamun M. Analiżi ta' Falliment, Riskju u Periklu ta' Pajp tal-plastik, Proġett DOT Nru 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi u Jingyan Zheng, Mekkaniżmi ta 'Tkabbir Slow Crack fil-Polyethylene: Metodi ta' Elementi Finiti, 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., u Bryce, W., Għeja tal-Pajp tal-Ilma tal-Plastik: Reviżjoni Teknika u Rakkomandazzjonijiet għad-Disinn tal-Għeja tal-Pipe PE4710, Rapport Tekniku f'isem l-Assoċjazzjoni tal-Pajpijiet tal-Plastik, Mejju 2012.
9. CBA/SIA Guidelines for the Storage of Liquids in Intermediate Bulk Containers, ICB Ħarġa 2, Ottubru 2018 Online: 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, Serje ta’ Seminars Nru 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, onlajn: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Caring for IBC Totes: Five Tips to Make Them Last, mibgħut f'Kontenituri Bulk, IBC Totes, Sostenibbiltà, imqiegħed fuq blog.containerexchanger.com, 15 ta' Settembru, 2018.
Ana Benz hija Inġinier Ewlieni fl-IRSNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Telefon: 780-577-4481; Email: [email protected]).Hija ħadmet bħala speċjalista tal-korrużjoni, falliment u spezzjoni għal 24 sena.L-esperjenza tagħha tinkludi t-twettiq ta’ spezzjonijiet bl-użu ta’ tekniki avvanzati ta’ spezzjoni u l-organizzazzjoni ta’ programmi ta’ spezzjoni tal-pjanti.Mercedes-Benz taqdi l-industrija tal-ipproċessar kimiku, impjanti petrokimiċi, impjanti tal-fertilizzanti u impjanti tan-nikil madwar id-dinja, kif ukoll impjanti tal-produzzjoni taż-żejt u tal-gass.Hi rċeviet lawrja fl-inġinerija tal-materjali mill-Università Simon Bolivar fil-Venezwela u lawrja ta’ master fl-inġinerija tal-materjali mill-Università tal-Kolumbja Brittanika.Hija għandha bosta ċertifikazzjonijiet tal-ittestjar mhux distruttiv tal-Bord tal-Istandards Ġenerali Kanadiżi (CGSB), kif ukoll ċertifikazzjoni API 510 u ċertifikazzjoni tal-Livell 3 tal-Grupp CWB.Benz kien membru tal-Fergħa Eżekuttiva ta 'NACE Edmonton għal 15-il sena u qabel serva f'diversi pożizzjonijiet mal-Soċjetà tal-Welding Kanadiżi tal-Fergħa ta' Edmonton.
NINGBO BODI SIĠILLI CO, LTD PRODOTT KULL TIP TA 'FFKM ORING,KITTIJIET TA' GĦAMLA FKM ,
JILQGĦU GĦANDEK KUNTATTUNA HAWN, GRAZZI!
Ħin tal-post: Nov-18-2023