Mwongozo huu ulioonyeshwa unaonyesha matatizo fulani ya kawaida ambayo yanaweza kutokea kwa vifaa vya polima na elastomeri ambayo ni tofauti na yale yanayotokea kwa mihuri ya chuma na vipengele.
Kushindwa kwa vipengele vya polymer (plastiki na elastomeric) na matokeo yake inaweza kuwa mbaya kama kushindwa kwa vifaa vya chuma.Taarifa iliyotolewa inaelezea baadhi ya mali zinazoathiri vipengele vya polymer vya vifaa vinavyotumiwa katika vifaa vya viwanda.Taarifa hii inatumika kwa urithi fulaniO-pete, bomba iliyopigwa, plastiki iliyoimarishwa na nyuzi (FRP) na bomba iliyopangwa.Mifano ya sifa kama vile kupenya, joto la kioo, na mnato na athari zake hujadiliwa.
Mnamo Januari 28, 1986, msiba wa chombo cha anga cha Challenger ulishtua ulimwengu.Mlipuko ulitokea kwa sababu pete ya O haikuziba vizuri.
Makosa yaliyoelezwa katika makala haya yanatanguliza baadhi ya sifa za hitilafu zisizo za metali zinazoathiri vifaa vinavyotumiwa katika matumizi ya viwanda.Kwa kila kesi, mali muhimu za polymer zinajadiliwa.
Elastomers zina halijoto ya mpito ya glasi, ambayo inafafanuliwa kama "joto ambapo nyenzo ya amofasi, kama vile glasi au polima, hubadilika kutoka hali ya glasi iliyovunjika hadi hali ya ductile" [1].
Elastoma zina seti ya mgandamizo - "inafafanuliwa kama asilimia ya shinikizo ambayo elastoma haiwezi kupona baada ya muda maalum kwa msukumo na halijoto fulani" [2].Kulingana na mwandishi, compression inahusu uwezo wa mpira kurudi kwenye sura yake ya asili.Mara nyingi, faida ya compression inakabiliwa na upanuzi fulani unaotokea wakati wa matumizi.Walakini, kama mfano hapa chini unavyoonyesha, hii sio hivyo kila wakati.
Hitilafu ya 1: Halijoto ya chini iliyoko (36°F) kabla ya kuzinduliwa ilisababisha ukosefu wa pete za Viton O kwenye Space Shuttle Challenger.Kama ilivyoelezwa katika uchunguzi mbalimbali wa ajali: "Katika halijoto iliyo chini ya 50°F, Viton V747-75 O-ring haiwezi kunyumbulika vya kutosha kufuatilia ufunguzi wa pengo la majaribio" [3].Halijoto ya mpito ya glasi husababisha Challenger O-ring kushindwa kuziba vizuri.
Tatizo la 2: Mihuri iliyoonyeshwa katika Mchoro 1 na 2 kimsingi huwekwa wazi kwa maji na mvuke.Mihuri iliunganishwa kwenye tovuti kwa kutumia ethylene propylene diene monoma (EPDM).Hata hivyo, wanajaribu fluoroelastomers (FKM) kama vile Viton) na perfluoroelastomer (FFKM) kama vile Kalrez O-rings.Ingawa saizi hutofautiana, pete zote za O zilizoonyeshwa kwenye Mchoro 2 huanza kwa ukubwa sawa:
Nini kilitokea?Matumizi ya mvuke inaweza kuwa tatizo kwa elastomers.Kwa matumizi ya mvuke zaidi ya 250°F, upanuzi na upunguzaji wa upunguzaji wa FKM na FFKM lazima uzingatiwe katika hesabu za muundo wa kufunga.Elastomers tofauti zina faida na hasara fulani, hata zile ambazo zina upinzani mkubwa wa kemikali.Mabadiliko yoyote yanahitaji utunzaji wa uangalifu.
Maelezo ya jumla juu ya elastomers.Kwa ujumla, matumizi ya elastoma katika halijoto ya zaidi ya 250°F na chini ya 35°F ni maalum na inaweza kuhitaji mchango wa wabunifu.
Ni muhimu kuamua utungaji wa elastomeric unaotumiwa.Mtazamo wa infrared transformer (FTIR) unaweza kutofautisha kati ya aina tofauti tofauti za elastoma, kama vile EPDM, FKM na FFKM zilizotajwa hapo juu.Hata hivyo, kupima kutofautisha kiwanja kimoja cha FKM na kingine kunaweza kuwa changamoto.Pete za O zilizotengenezwa na watengenezaji tofauti zinaweza kuwa na vichungio tofauti, uvulcanizations, na matibabu.Yote hii ina athari kubwa juu ya kuweka compression, upinzani kemikali na sifa ya chini ya joto.
Polima zina minyororo mirefu ya Masi ambayo huruhusu vimiminika fulani kupenya.Tofauti na metali, ambazo zina muundo wa fuwele, molekuli ndefu huingiliana kama kamba ya tambi iliyopikwa.Kimwili, molekuli ndogo sana kama vile maji/mvuke na gesi zinaweza kupenya.Baadhi ya molekuli ni ndogo vya kutosha kutoshea kupitia mapengo kati ya minyororo ya mtu binafsi.
Kukosa 3: Kwa kawaida, kurekodi uchunguzi wa uchanganuzi wa kutofaulu huanza kwa kupata picha za sehemu.Hata hivyo, kipande cha plastiki tambarare, chenye kunyumbulika, chenye harufu ya petroli kilichopokelewa siku ya Ijumaa kilikuwa kimegeuka kuwa bomba gumu la duara kufikia Jumatatu (wakati ambapo picha ilipigwa).Kipengele hiki kinaripotiwa kuwa koti la bomba la polyethilini (PE) linalotumiwa kulinda vipengele vya umeme chini ya usawa wa ardhi kwenye kituo cha gesi.Kipande cha plastiki kinachonyumbulika bapa ulichopokea hakikulinda kebo.Kupenya kwa petroli kulisababisha mabadiliko ya kimwili, si ya kemikali - bomba la polyethilini halikuharibika.Hata hivyo, ni muhimu kupenya chini ya mabomba ya laini.
Hitilafu 4. Vifaa vingi vya viwanda vinatumia mabomba ya chuma ya Teflon kwa ajili ya matibabu ya maji, matibabu ya asidi na ambapo uwepo wa uchafu wa chuma haujajumuishwa (kwa mfano, katika sekta ya chakula).Mabomba yaliyofunikwa na Teflon yana matundu ambayo huruhusu maji kuingia kwenye nafasi ya annular kati ya chuma na bitana kumwaga.Hata hivyo, mabomba yaliyopangwa yana maisha ya rafu baada ya matumizi ya muda mrefu.
Mchoro wa 4 unaonyesha bomba la mstari wa Teflon ambalo limetumika kusambaza HCl kwa zaidi ya miaka kumi.Kiasi kikubwa cha bidhaa za kutu za chuma hujilimbikiza kwenye nafasi ya annular kati ya mjengo na bomba la chuma.Bidhaa hiyo ilisukuma bitana ndani, na kusababisha uharibifu kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5. Kutu ya chuma huendelea hadi bomba huanza kuvuja.
Kwa kuongeza, kutambaa hutokea kwenye uso wa Teflon flange.Mtambaa hufafanuliwa kama deformation (deformation) chini ya mzigo wa mara kwa mara.Kama ilivyo kwa metali, utambazaji wa polima huongezeka kwa joto linaloongezeka.Hata hivyo, tofauti na chuma, kutambaa hutokea kwenye joto la kawaida.Uwezekano mkubwa zaidi, wakati sehemu ya msalaba ya uso wa flange inapungua, bolts ya bomba la chuma huimarishwa hadi kupasuka kwa pete inaonekana, iliyoonyeshwa kwenye picha.Nyufa za mviringo huweka wazi zaidi bomba la chuma kwa HCl.
Kushindwa 5: Laini za polyethilini yenye msongamano wa juu (HDPE) hutumiwa kwa kawaida katika tasnia ya mafuta na gesi kukarabati njia za sindano za chuma zilizoharibika.Hata hivyo, kuna mahitaji maalum ya udhibiti wa misaada ya shinikizo la mjengo.Kielelezo cha 6 na 7 kinaonyesha mjengo ulioshindwa.Uharibifu wa mstari wa valve moja hutokea wakati shinikizo la annulus linazidi shinikizo la uendeshaji wa ndani - mjengo unashindwa kutokana na kupenya.Kwa liners HDPE, njia bora ya kuzuia kushindwa hii ni kuepuka depressurization haraka ya bomba.
Nguvu ya sehemu za fiberglass hupungua kwa matumizi ya mara kwa mara.Tabaka kadhaa zinaweza kuharibika na kupasuka kwa muda.API 15 HR "High Pressure Fiberglass Linear Bomba" ina taarifa kwamba mabadiliko ya 20% ya shinikizo ni kikomo cha kupima na kutengeneza.Sehemu ya 13.1.2.8 ya Kawaida ya Kanada CSA Z662, Mifumo ya Bomba la Petroli na Gesi, inabainisha kuwa mabadiliko ya shinikizo lazima yadumishwe chini ya 20% ya ukadiriaji wa shinikizo la mtengenezaji wa bomba.Vinginevyo, shinikizo la kubuni linaweza kupunguzwa hadi 50%.Wakati wa kubuni FRP na FRP na kufunika, mizigo ya mzunguko lazima izingatiwe.
Hitilafu ya 6: Upande wa chini (saa 6) wa bomba la fiberglass (FRP) linalotumiwa kusambaza maji ya chumvi limefunikwa na polyethilini ya juu-wiani.Sehemu iliyoshindwa, sehemu nzuri baada ya kushindwa, na sehemu ya tatu (inayowakilisha sehemu ya baada ya utengenezaji) ilijaribiwa.Hasa, sehemu ya msalaba wa sehemu iliyoshindwa ililinganishwa na sehemu ya msalaba wa bomba iliyopangwa tayari ya ukubwa sawa (angalia Mchoro 8 na 9).Kumbuka kuwa sehemu ya msalaba iliyoshindwa ina nyufa nyingi za intralamina ambazo hazipo kwenye bomba iliyoundwa.Delamination ilitokea katika mabomba yote mapya na kushindwa.Delamination ni ya kawaida katika fiberglass yenye maudhui ya juu ya kioo;Yaliyomo ya glasi ya juu hutoa nguvu zaidi.Bomba hilo lilikuwa chini ya mabadiliko makubwa ya shinikizo (zaidi ya 20%) na lilishindwa kutokana na upakiaji wa mzunguko.
Mchoro 9. Hapa kuna sehemu mbili zaidi za msalaba wa fiberglass iliyokamilishwa katika bomba la fiberglass ya polyethilini yenye wiani wa juu.
Wakati wa ufungaji kwenye tovuti, sehemu ndogo za bomba zimeunganishwa - viunganisho hivi ni muhimu.Kwa kawaida, vipande viwili vya bomba huunganishwa pamoja na pengo kati ya mabomba hujazwa na "putty."Kisha viungo vimefungwa kwenye tabaka kadhaa za uimarishaji wa fiberglass ya upana wa upana na kuingizwa na resin.Uso wa nje wa pamoja lazima uwe na mipako ya kutosha ya chuma.
Nyenzo zisizo za metali kama vile liner na fiberglass ni mnato.Ingawa tabia hii ni ngumu kuelezea, udhihirisho wake ni wa kawaida: uharibifu kawaida hufanyika wakati wa ufungaji, lakini uvujaji haufanyike mara moja."Viscoelasticity ni mali ya nyenzo ambayo inaonyesha sifa za viscous na elastic wakati imeharibika.Nyenzo zenye mnato (kama vile asali) hustahimili kutiririka kwa mkataji na hubadilika kulingana na wakati mkazo unapowekwa.Vifaa vya elastic (kama vile chuma) vitaharibika mara moja, lakini pia haraka kurudi katika hali yao ya awali baada ya mkazo kuondolewa.Nyenzo za viscoelastic zina mali zote mbili na kwa hivyo zinaonyesha mabadiliko ya wakati.Unyumbufu kwa kawaida hutokana na kutandazwa kwa vifungo kwenye ndege za fuwele katika vitu vikali vilivyopangwa, huku mnato unatokana na mgawanyiko wa atomi au molekuli ndani ya nyenzo ya amofasi ” [4].
Fiberglass na vipengele vya plastiki vinahitaji huduma maalum wakati wa ufungaji na utunzaji.Vinginevyo, wanaweza kupasuka na uharibifu hauwezi kuonekana hadi muda mrefu baada ya kupima hydrostatic.
Kushindwa zaidi kwa bitana za fiberglass hutokea kwa sababu ya uharibifu wakati wa ufungaji [5].Upimaji wa hidrostatic ni muhimu lakini hautambui uharibifu mdogo ambao unaweza kutokea wakati wa matumizi.
Mchoro 10. Inayoonyeshwa hapa ni miingiliano ya ndani (kushoto) na nje (kulia) kati ya sehemu za bomba za glasi.
Kasoro 7. Mchoro wa 10 unaonyesha uunganisho wa sehemu mbili za mabomba ya fiberglass.Kielelezo 11 kinaonyesha sehemu ya msalaba ya uunganisho.Upeo wa nje wa bomba haukuimarishwa kwa kutosha na kufungwa, na bomba lilivunja wakati wa usafiri.Mapendekezo ya kuimarishwa kwa viungo yanatolewa katika DIN 16966, CSA Z662 na ASME NM.2.
Mabomba ya polyethilini yenye wiani wa juu ni nyepesi, sugu ya kutu, na hutumiwa kwa kawaida kwa mabomba ya gesi na maji, ikiwa ni pamoja na mabomba ya moto kwenye maeneo ya kiwanda.Upungufu mwingi kwenye mistari hii unahusishwa na uharibifu uliopokelewa wakati wa kazi ya uchimbaji [6].Hata hivyo, kushindwa kwa ukuaji wa ufa polepole (SCG) kunaweza pia kutokea kwa mikazo ya chini kiasi na matatizo madogo.Kulingana na ripoti, "SCG ni hali ya kawaida ya kushindwa katika mabomba ya chini ya ardhi ya polyethilini (PE) na maisha ya kubuni ya miaka 50" [7].
Kosa la 8: SCG imeundwa kwenye bomba la moto baada ya zaidi ya miaka 20 ya matumizi.Kuvunjika kwake kuna sifa zifuatazo:
Kushindwa kwa SCG kuna sifa ya muundo wa fracture: ina deformation ndogo na hutokea kutokana na pete nyingi za kuzingatia.Mara eneo la SCG linapoongezeka hadi takriban inchi 2 x 1.5, ufa huenea kwa haraka na vipengele vya macroscopic huwa havionekani sana (Mchoro 12-14).Laini inaweza kukumbwa na mabadiliko ya upakiaji ya zaidi ya 10% kila wiki.Viungo vya zamani vya HDPE vimeripotiwa kuwa sugu zaidi kwa kushindwa kwa sababu ya kushuka kwa thamani kuliko viungo vya zamani vya HDPE [8].Hata hivyo, vifaa vilivyopo vinapaswa kuzingatia kuendeleza SCG kadri mabomba ya moto ya HDPE yanavyozeeka.
Mchoro 12. Picha hii inaonyesha ambapo tawi la T linaingiliana na bomba kuu, na kuunda ufa unaoonyeshwa na mshale mwekundu.
Mchele.14. Hapa unaweza kuona karibu na uso wa fracture wa tawi la umbo la T kwenye bomba kuu la umbo la T.Kuna nyufa za wazi kwenye uso wa ndani.
Vyombo vya Wingi vya Kati (IBCs) vinafaa kwa kuhifadhi na kusafirisha kiasi kidogo cha kemikali (Mchoro 15).Wao ni wa kuaminika sana kwamba ni rahisi kusahau kwamba kushindwa kwao kunaweza kusababisha hatari kubwa.Hata hivyo, kushindwa kwa MDS kunaweza kusababisha hasara kubwa za kifedha, ambazo baadhi yake zinachunguzwa na waandishi.Makosa mengi husababishwa na utunzaji usiofaa [9-11].Ingawa IBC inaonekana kuwa rahisi kukagua, nyufa katika HDPE zinazosababishwa na utunzaji usiofaa ni vigumu kutambua.Kwa wasimamizi wa mali katika makampuni ambayo mara kwa mara hushughulikia vyombo vingi vyenye bidhaa hatari, ukaguzi wa mara kwa mara na wa kina wa nje na wa ndani ni wa lazima.nchini Marekani.
Uharibifu wa Ultraviolet (UV) na kuzeeka huenea katika polima.Hii inamaanisha ni lazima tufuate kwa uangalifu maagizo ya uhifadhi wa pete ya O na kuzingatia athari kwa maisha ya vipengee vya nje kama vile matangi ya juu wazi na bitana za bwawa.Ingawa tunahitaji kuboresha (kupunguza) bajeti ya matengenezo, ukaguzi fulani wa vipengele vya nje ni muhimu, hasa vile vilivyoangaziwa na jua (Mchoro 16).
Sifa kama vile halijoto ya mpito ya glasi, seti ya mgandamizo, kupenya, kupanda kwa halijoto ya chumba, mnato, uenezaji wa polepole wa nyufa, n.k. huamua sifa za utendaji wa sehemu za plastiki na elastomeri.Ili kuhakikisha ufanisi na ufanisi wa matengenezo ya vipengele muhimu, mali hizi lazima zizingatiwe, na polima lazima zifahamu mali hizi.
Waandishi wangependa kuwashukuru wateja wenye ufahamu na wenzako kwa kushiriki matokeo yao na tasnia.
1. Lewis Sr., Richard J., Kamusi Muhtasari ya Kemia ya Hawley, toleo la 12, Thomas Press International, London, Uingereza, 1992.
2. Chanzo cha mtandao: https://promo.parker.com/promotionsite/oring-ehandbook/us/en/ehome/laboratory-compression-set.
3. Lach, Cynthia L., Athari ya Joto na Matibabu ya uso wa O-Ring juu ya Uwezo wa Kufunga Viton V747-75.NASA Technical Paper 3391, 1993, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940013602.pdf.
5. Mbinu Bora kwa Wazalishaji wa Mafuta na Gesi wa Kanada (CAPP), "Kutumia Bomba la Mchanganyiko Lililoimarishwa (Lisilo la Metali), Aprili 2017.
6. Maupin J. na Mamun M. Kushindwa, Uchambuzi wa Hatari na Hatari ya Bomba la Plastiki, Mradi wa DOT Na. 194, 2009.
7. Xiangpeng Luo, Jianfeng Shi na Jingyan Zheng, Mbinu za Ukuaji wa Nyufa Polepole katika Polyethilini: Mbinu za Kipengele Fiche, Mkutano wa Mishipa na Mabomba ya ASME wa 2015, Boston, MA, 2015.
8. Oliphant, K., Conrad, M., na Bryce, W., Uchovu wa Bomba la Maji la Plastiki: Mapitio ya Kiufundi na Mapendekezo ya Usanifu wa Uchovu wa Bomba la PE4710, Ripoti ya Kiufundi kwa niaba ya Chama cha Mabomba ya Plastiki, Mei 2012.
9. Mwongozo wa CBA/SIA wa Uhifadhi wa Vimiminika katika Vyombo Vingi vya Kati, Toleo la ICB Tarehe 2 Oktoba 2018 Mtandaoni: www.chemical.org.uk/wp-content/uploads/2018/11/ibc-guidance-issue-2- 2018-1.pdf.
10. Beale, Christopher J., Njia, Mkataba, Sababu za Uvujaji wa IBC katika Mimea ya Kemikali - Uchambuzi wa Uzoefu wa Uendeshaji, Mfululizo wa Semina No. 154, IChemE, Rugby, UK, 2008, mtandaoni: https://www.icheme.org/media/9737/xx-paper-42.pdf.
11. Madden, D., Kutunza Toti za IBC: Vidokezo Vitano vya Kuzifanya ziwe za Mwisho, zilizochapishwa katika Vyombo Vingi, Totes za IBC, Uendelevu, iliyochapishwa kwenye blog.containerexchanger.com, Septemba 15, 2018.
Ana Benz ni Mhandisi Mkuu katika IRISNDT (5311 86th Street, Edmonton, Alberta, Kanada T6E 5T8; Simu: 780-577-4481; Barua pepe: [email protected]).Alifanya kazi kama mtaalam wa kutu, kutofaulu na ukaguzi kwa miaka 24.Uzoefu wake ni pamoja na kufanya ukaguzi kwa kutumia mbinu za hali ya juu za ukaguzi na kuandaa programu za ukaguzi wa mitambo.Mercedes-Benz hutumikia sekta ya usindikaji wa kemikali, mimea ya petrochemical, mimea ya mbolea na mimea ya nikeli duniani kote, pamoja na mimea ya uzalishaji wa mafuta na gesi.Alipata shahada ya uhandisi wa vifaa kutoka Universidad Simon Bolivar nchini Venezuela na shahada ya uzamili katika uhandisi wa vifaa kutoka Chuo Kikuu cha British Columbia.Ana vyeti vingi vya Bodi ya Viwango vya Jumla ya Kanada (CGSB) vya upimaji visivyoharibu, pamoja na uthibitisho wa API 510 na uidhinishaji wa Kiwango cha 3 cha CWB Group.Benz alikuwa mwanachama wa NACE Edmonton Mtendaji Tawi kwa miaka 15 na hapo awali aliwahi katika nyadhifa mbalimbali na Edmonton Tawi la Kanada Welding Society.
NINGBO BODI SEALS CO., LTD ILITOA AINA ZOTE ZAFFKM ORING,FKM ORING KITS ,
KARIBU TUWASILIANE HAPA, ASANTE!
Muda wa kutuma: Nov-18-2023