Ikuspegi orokor honek hidrogenoa banatzeko kanalizazio sistemen diseinu segururako gomendioak ematen ditu.
Hidrogenoa isurtzeko joera handia duen likido oso lurrunkorra da.Joeren konbinazio oso arriskutsua eta hilgarria da, kontrolatzen zaila den likido lurrunkorra.Materialak, juntak eta zigiluak aukeratzerakoan kontuan hartu beharreko joerak dira, baita sistema horien diseinu-ezaugarriak ere.H2 gaseosoaren banaketari buruzko gai hauek dira eztabaida honen ardatza, ez H2, H2 likidoa edo H2 likidoaren ekoizpena (ikus eskuineko barra).
Hona hemen hidrogenoaren eta H2-airearen nahasketa ulertzen laguntzeko funtsezko puntu batzuk.Hidrogenoa bi modutan erretzen da: deflagrazioa eta leherketa.
deflagrazioa.Deflagrazioa errekuntza modu arrunta da, zeinetan sugarrak nahastean zehar bidaiatzen duten abiadura subsonikoetan.Hori gertatzen da, adibidez, hidrogeno-aire nahasketa libreko hodei bat pizte-iturri txiki batek pizten duenean.Kasu honetan, sugarra segundoko hamar eta ehunka oin arteko abiaduran mugituko da.Gas beroaren hedapen azkarrak presio-uhinak sortzen ditu, zeinen indarra hodeiaren tamainarekin proportzionala den.Zenbait kasutan, talka-uhinaren indarra nahikoa izan daiteke eraikinen egiturak eta bere bidean dauden beste objektu batzuk kaltetzeko eta lesioak eragiteko.
lehertu.Lehertu zenean, sugarrak eta talka-uhinak nahastean zehar bidaiatu zuten abiadura supersonikoetan.Detonazio-uhin batean presio-erlazioa detonazio batean baino askoz handiagoa da.Indar handiagoa dela eta, leherketa arriskutsuagoa da pertsonentzat, eraikinentzat eta inguruko objektuentzat.Deflagrazio arruntak leherketa eragiten du espazio mugatu batean piztean.Eremu estu horretan, piztea energia gutxien eragin dezake.Baina hidrogeno-aire nahasketa bat espazio mugagabean detonatzeko, pizte-iturri indartsuagoa behar da.
Hidrogeno-aire nahaste batean detonazio-uhinaren presio-erlazioa 20 ingurukoa da. Presio atmosferikoan, 20-ko erlazioa 300 psi da.Presio-uhin honek geldirik dagoen objektu batekin talka egiten duenean, presio-erlazioa 40-60 arte handitzen da.Oztopo geldi baten presio-uhin baten islaren ondorioz gertatzen da.
Isurirako joera.Bere biskositate baxua eta pisu molekular baxua direla eta, H2 gasak ihes egiteko joera handia du eta baita hainbat material barneratzeko edo barneratzeko ere.
Hidrogenoa gas naturala baino 8 aldiz arinagoa da, airea baino 14 aldiz arinagoa, propanoa baino 22 aldiz arinagoa eta gasolina lurruna baino 57 aldiz arinagoa.Horrek esan nahi du kanpoan instalatzen denean, H2 gasa azkar igo eta xahutuko dela, isurketa berdinen seinaleak murriztuz.Baina aho biko ezpata izan daiteke.Leherketa bat gerta daiteke soldadura H2 ihes baten gainetik edo haizetik beherako kanpoko instalazio batean soldadura egin aurretik ihesak detektatzeko azterketarik egin gabe.Espazio itxi batean, H2 gasa igo daiteke eta sabaitik behera pilatu daiteke, eta horrek bolumen handietara igotzen du lurretik gertu dauden sute-iturriekin kontaktuan jarri aurretik.
Istripuzko sua.Norberaren piztea gasen edo lurrunen nahasketa bat berez pizten den fenomenoa da, kanpoko sutze-iturririk gabe."Errekuntza espontaneoa" edo "Errekuntza espontaneoa" bezala ere ezagutzen da.Bere burua piztea tenperaturaren araberakoa da, ez presioaren araberakoa.
Auto-sutze-tenperatura airearekin edo agente oxidatzaile batekin kontaktuan egonda erregai bat berez piztuko den tenperatura minimoa da, kanpoko sutze-iturririk ezean.Hauts bakar baten autosutze-tenperatura agente oxidatzailerik ezean espontaneoki pizten duen tenperatura da.H2 gaseosoaren autosutze-tenperatura airean 585 °C da.
Pizte-energia nahaste erregai baten bidez suaren hedapena hasteko behar den energia da.Pizte-energia minimoa tenperatura eta presio jakin batean nahaste erregai jakin bat pizteko behar den gutxieneko energia da.H2 gaseosoaren gutxieneko txinparta pizteko energia 1 atm airean = 1,9 × 10–8 BTU (0,02 mJ).
Leherketa-mugak leherketa bat gertatzen den airean edo oxigenoan dauden lurrun, laino edo hauts kontzentrazio maximo eta minimoak dira.Ingurunearen tamainak eta geometriak, baita erregaiaren kontzentrazioa ere, mugak kontrolatzen ditu."Leherketaren muga" batzuetan "leherketaren muga"ren sinonimo gisa erabiltzen da.
Airean dauden H2 nahasteen lehergarri-mugak % 18,3 bol. (beheko muga) eta % 59 bol. (goiko muga) dira.
Hoditeria-sistemak diseinatzerakoan (1. irudia), fluido mota bakoitzerako behar diren eraikuntza-materialak zehaztea da lehen urratsa.Eta fluido bakoitza ASME B31.3 paragrafoaren arabera sailkatuko da.300(b)(1) dioenez, "Jabea ere arduratzen da D, M, presio handiko eta purutasun handiko kanalizazioak zehazteaz eta kalitate-sistema jakin bat erabili behar den zehazteaz".
Fluidoen kategorizazioak saiakuntza maila eta behar den proba mota definitzen ditu, baita fluidoen kategorian oinarritutako beste hainbat eskakizun ere.Jabearen erantzukizuna jabearen ingeniaritza sailaren edo azpikontratatutako ingeniari baten esku dago normalean.
B31.3 Prozesuaren Hodien Kodeak jabeari fluido jakin baterako zein material erabili behar duen esaten ez dion arren, indarra, lodiera eta materialaren konexio-baldintzei buruzko orientazioa ematen du.Kodearen sarreran argi eta garbi adierazten duten bi adierazpen ere badaude:
Eta zabaldu goiko lehenengo paragrafoa, B31.3 paragrafoa.300 b) idatz-zatiak ere dio: “Hodibide-instalazio baten jabea da Kode hau betetzearen eta kanalizazioaren parte den fluidoen manipulazio edo prozesu guztiak arautzen dituzten diseinu, eraikuntza, ikuskapen, ikuskapen eta saiakuntza-baldintzak ezartzearen erantzule bakarra.Instalazioa”.Beraz, fluidoen zerbitzuen kategoriak definitzeko erantzukizunaren eta eskakizunen oinarrizko arau batzuk ezarri ondoren, ikus dezagun non sartzen den hidrogeno gasa.
Hidrogeno gasa isurketekin likido lurrunkor gisa jokatzen duenez, hidrogeno gasa likido normaltzat edo M Klaseko likidotzat har daiteke B31.3 kategorian zerbitzu likidorako.Arestian esan bezala, fluidoen manipulazioaren sailkapena jabearen betekizuna da, baldin eta B31.3, 3. paragrafoan deskribatutako kategorietarako aukeratutako jarraibideak betetzen baditu. 300.2 «Zerbitzu hidraulikoak» atalean jasotako definizioak.Hona hemen fluidoen zerbitzu arruntaren eta M klaseko fluidoen zerbitzuaren definizioak:
“Jariakinen Zerbitzu arrunta: Kode honen menpeko hoditeria gehienei aplikatzekoa den fluido-zerbitzua, hau da, D, M, tenperatura altuko, presio handiko edo fluidoen garbitasun handiko araudiaren menpe ez dagoena.
(1) Fluidoaren toxikotasuna hain da handia, non isurketa batek eragindako fluidoaren kantitate txiki baten esposizio bakar batek arnasten dutenei edo harekin kontaktuan jartzen direnei lesio iraunkor larria eragin diezaieke, nahiz eta berehala berreskuratzeko neurriak hartu.hartua
(2) Kanalizazioen diseinua, esperientzia, funtzionamendu-baldintzak eta kokapena kontuan hartu ondoren, jabeak zehazten du fluidoaren ohiko erabilerarako baldintzak ez direla nahikoa langileak esposiziotik babesteko beharrezkoa den estutasuna emateko.”
M-ren goiko definizioan, hidrogeno gasak ez ditu (1) paragrafoko irizpideak betetzen, ez baita likido toxikotzat hartzen.Hala ere, (2) azpiatala aplikatuz, Kodeak sistema hidraulikoen sailkapena ahalbidetzen du M klasean, "... hodien diseinua, esperientzia, funtzionamendu-baldintzak eta kokapena..." Jabeak fluidoen manipulazio normala zehaztea baimentzen du.Baldintzak ez dira nahikoa hidrogeno gasaren kanalizazio sistemen diseinuan, eraikuntzan, ikuskapenean, ikuskapenean eta probetan osotasun-maila handiagoa izateko beharra asetzeko.
Mesedez, ikusi 1. taulara Tenperatura Handiko Hidrogenoaren Korrosioa (HTHA) eztabaidatu aurretik.Kodeak, estandarrak eta araudiak taula honetan ageri dira, hidrogenoaren hauskortasunaren (HE) gaiari buruzko sei dokumentu biltzen dituena, HTHA barne hartzen duen korrosio anomalia arrunta.OH tenperatura baxuetan eta altuetan gerta daiteke.Korrosio modutzat hartuta, hainbat modutara abiarazi daiteke eta material sorta zabal batean ere eragina izan dezake.
HE hainbat forma ditu, hidrogenoaren pitzadura (HAC), hidrogenoaren estresaren pitzadura (HSC), estresaren korrosioaren pitzadura (SCC), hidrogenoaren korrosioaren pitzadura (HACC), hidrogenoaren burbuila (HB), hidrogenoaren pitzadura (HIC).)), tentsio orientatutako hidrogeno pitzadura (SOHIC), pitzadura progresiboa (SWC), sulfuroaren estresaren pitzadura (SSC), zona biguneko pitzadura (SZC) eta tenperatura altuko hidrogenoaren korrosioa (HTHA).
Bere formarik sinpleenean, hidrogenoaren hauskortasuna metalezko aleen mugak suntsitzeko mekanismoa da, hidrogeno atomikoaren sartzearen ondorioz harikortasun murriztua eragiten duena.Hori gertatzeko moduak askotarikoak dira eta neurri batean dagozkien izenekin definitzen dira, hala nola HTHA, non hauskortasunerako tenperatura altuko eta presio handiko hidrogenoa beharrezkoa den, eta SSC, non hidrogeno atomikoa gas itxi gisa eta hidrogeno gisa ekoizten den.korrosio azidoaren ondorioz, metalezko karkasetan sartzen dira eta horrek hauskortasuna ekar dezake.Baina emaitza orokorra goian deskribatutako hidrogenoaren haustura-kasu guztien berdina da, non metalaren indarra hauskortasunaren ondorioz onar daitekeen tentsio-tartearen azpitik murrizten den, eta, aldi berean, likidoaren hegazkortasuna kontuan hartuta hondamendia izan daitekeen gertaera baterako agertokia ezartzen du.
Hormaren lodieraz eta juntura mekanikoaren errendimenduaz gain, H2 gasaren zerbitzurako materialak hautatzerakoan kontuan hartu beharreko bi faktore nagusi daude: 1. Tenperatura altuko hidrogenoarekiko esposizioa (HTHA) eta 2. Balizko ihesari buruzko kezka larriak.Bi gaiak eztabaidatzen ari dira egun.
Hidrogeno molekularra ez bezala, hidrogeno atomikoa hedatu daiteke, hidrogenoa tenperatura eta presio altuak jasanez, HTHA potentzialaren oinarria sortuz.Baldintza horietan, hidrogeno atomikoa karbono altzairuzko hodigintzako materialetan edo ekipoetan hedatzeko gai da, non metalezko soluzio batean karbonoarekin erreakzionatzen duen ale-mugetan metano gasa sortzeko.Ihes egin ezinik, gasa hedatu egiten da, hodi edo ontzien hormetan pitzadurak eta pitzadurak sortuz - hau HTGA da.HTHAren emaitzak argi ikus ditzakezu 2. irudian, non pitzadurak eta pitzadurak nabariak diren 8″ horman.Baldintza hauetan huts egiten duen tamaina nominalaren (NPS) hodiaren zatia.
Karbono altzairua hidrogeno-zerbitzurako erabil daiteke funtzionamendu-tenperatura 500 °F-tik behera mantentzen denean.Goian esan bezala, HTHA hidrogeno gasa presio partzial handian eta tenperatura altuan mantentzen denean gertatzen da.Karbono altzairua ez da gomendatzen hidrogenoaren presio partziala 3000 psi ingurukoa izatea eta tenperatura 450 °F ingurukoa denean (hori da istripuaren egoera 2. irudian).
3. Irudiko Nelson grafiko aldatuan ikus daitekeenez, neurri batean API 941etik hartuta, tenperatura altuak du hidrogenoaren indartze-eragin handiena.Hidrogeno gasaren presio partziala 1000 psi baino handiagoa izan daiteke karbono-altzairuekin 500 °F-ko tenperaturan funtzionatzen dutenean.
3. Irudia. Nelson taula aldatu hau (API 941etik egokitua) hainbat tenperaturatan hidrogeno zerbitzurako material egokiak hautatzeko erabil daiteke.
irudian.3. hidrogenoaren erasoa ekiditeko bermatuta dauden altzairuen aukeraketa erakusten du, funtzionamendu-tenperaturaren eta hidrogenoaren presio partzialaren arabera.Altzairu herdoilgaitz austenitikoak ez dira HTHArekiko sentikorrak eta material egokiak dira tenperatura eta presio guztietan.
316/316L altzairu herdoilgaitz austenitikoa hidrogenoaren aplikazioetarako materialrik praktikoena da eta ibilbide frogatua du.Soldadura osteko tratamendu termikoa (PWHT) gomendatzen den bitartean karbono-altzairuentzat hondar hidrogenoa kaltzinatzeko soldadura bitartean eta beroa eragindako zona (HAZ) gogortasuna murrizteko soldadura ondoren, ez da beharrezkoa altzairu herdoilgaitz austenitikoetarako.
Tratamendu termikoek eta soldaketak eragindako efektu termotermikoek eragin txikia dute altzairu herdoilgaitz austenitikoen propietate mekanikoetan.Hala ere, hotzean lan egiteak altzairu herdoilgaitz austenitikoen propietate mekanikoak hobe ditzake, hala nola, indarra eta gogortasuna.Altzairu herdoilgaitz austenitikotik hodiak tolestu eta osatzerakoan, haien propietate mekanikoak aldatzen dira, materialaren plastikotasunaren murrizketa barne.
Altzairu herdoilgaitz austenitikoak hotz konformatzea eskatzen badu, disoluzioaren errekostea (gutxi gorabehera 1045 °C-ra berotzea eta ondoren itzaltzea edo hozte azkarra) materialaren propietate mekanikoak jatorrizko balioetara berreskuratuko ditu.Era berean, hotzean lan egin ondoren lortzen diren aleazioen bereizketa, sentsibilizazioa eta sigma fasea ezabatuko ditu.Disoluzio-errekuntza egitean, kontuan izan hozte azkarrak hondar-esfortzua itzul dezakeela materiala behar bezala maneiatzen ez bada.
Ikusi GR-2.1.1-1 Hodigintza eta Hodien Muntaketaren Materialen Zehaztapenaren Indizea eta GR-2.1.1-2 Hodien Materialen Zehaztapenaren Indizea ASME B31n H2 zerbitzurako material hautapen onargarriak ikusteko.hodiak hasteko leku egokia dira.
1.008 masa atomikoko (amu) pisu atomiko estandarrarekin, hidrogenoa taula periodikoko elementurik arinena eta txikiena da, eta, beraz, ihes egiteko joera handia du, ondorio suntsitzaileak izan ditzakeela gaineratu dezaket.Hori dela eta, gasbideen sistema mota mekanikoko konexioak mugatzeko eta benetan beharrezkoak diren konexio horiek hobetzeko moduan diseinatu behar da.
Balizko ihes-puntuak mugatzean, sistema guztiz soldatuta egon behar da, ekipoen, hodietako elementuen eta osagarrien brida-konexioetan izan ezik.Harizko konexioak ahal den neurrian saihestu behar dira, guztiz ez bada.Harizko konexioak edozein arrazoirengatik ezin badira saihestu, hari zigilatzailerik gabe guztiz sartzea gomendatzen da eta ondoren soldadura zigilatzea.Karbonozko altzairuzko hodiak erabiltzean, tutu-junturak tope soldatuak izan behar dira eta soldadura osteko tratamendu termikoa (PWHT).Soldaduraren ondoren, beroak eragindako zonako (HAZ) hodiak hidrogenoaren erasoa jasaten dute giro-tenperaturan ere.Hidrogenoaren erasoa batez ere tenperatura altuetan gertatzen den arren, PWHT etapak erabat murriztuko du, ez bada desagerraraziko, aukera hori giro baldintzetan ere.
Soldatutako sistemaren puntu ahula brida-konexioa da.Brida-konexioetan estutasun-maila handia bermatzeko, Kammprofile junturak (4. irud.) edo beste juntura mota bat erabili behar dira.Hainbat fabrikatzailek ia modu berean egina, pad hau oso barkagarria da.Metal osoko eraztun horzdunek osatzen dute, zigilatzeko material bigun eta deformagarrien artean.Hortzek torlojuaren karga eremu txikiago batean kontzentratzen dute, estres gutxiagorekin doikuntza estua emateko.Brida gainazal irregularrak eta funtzionamendu-baldintza gorabeheratsuak konpentsatzeko moduan diseinatuta dago.
4. Irudia Kammprofile junturak metalezko nukleoa dute bi aldeetan betegarri leun batekin lotuta.
Sistemaren osotasunean beste faktore garrantzitsu bat balbula da.Zurtoinaren zigiluaren eta gorputzeko briden inguruko ihesak benetako arazo bat dira.Hori ekiditeko, hauspo zigilua duen balbula bat hautatzea gomendatzen da.
Erabili 1 hazbetekoa.School 80 karbono altzairuzko hodiak, beheko gure adibidean, ASTM A106 Gr B-ren araberako fabrikazio-perdoiak, korrosioa eta tolerantzia mekanikoak kontuan hartuta, onar daitekeen gehienezko lan-presioa (MAWP) bi urratsetan kalkula daiteke 300 °F-ko tenperaturan (Oharra: "... 300 °F-rainoko tenperaturarako..." materiala hondatzen denean ASTM tentsioa ahalbidetzen denean A10 G hondatzen denean da. 300ºF (S) gainditzen ditu, beraz (1) ekuazioak 300ºF-tik gorako tenperaturetara egokitu behar du.)
(1) formulari erreferentzia eginez, lehen urratsa hodiaren leherketa-presio teorikoa kalkulatzea da.
T = hodiaren hormaren lodiera ken mekanika, korrosioa eta fabrikazio-perdoia, hazbetetan.
Prozesuaren bigarren zatia hodiaren Pa lan-presio maximoa kalkulatzea da, P emaitzari S f segurtasun-faktorea aplikatuz (2) ekuazioaren arabera:
Horrela, 1″ school 80 materiala erabiltzean, leherketa-presioa honela kalkulatzen da:
Ondoren, 4-ko Sf segurtasuna aplikatzen da ASME Presio-ontzien Gomendioen VIII-1 2019 Atalaren 8. Paragrafoaren arabera. UG-101 honela kalkulatzen da:
Ondorioz, MAWP balioa 810 psi da.hazbetea hodiari soilik dagokio.Sisteman maila baxuena duen brida-konexioa edo osagaia izango da sistemako presio onargarria zehazteko faktore erabakigarria.
ASME B16.5 arabera, karbono-altzairuzko 150 brida osagarrietarako onar daitekeen gehienezko lan-presioa 285 psikoa da.hazbeteko -20 °F eta 100 °F artean.300 klaseak 740 psiko gehienezko lan-presioa du.Hau izango da sistemaren presio-muga faktorea beheko materialaren zehaztapenaren adibidearen arabera.Gainera, proba hidrostatikoetan bakarrik, balio hauek 1,5 aldiz gaindi daitezke.
Oinarrizko karbono altzairuzko materialaren zehaztapen baten adibide gisa, 740 psiko diseinu-presioaren azpiko giro-tenperaturan funtzionatzen duen H2 gasaren zerbitzu-lerroaren zehaztapena.hazbeteko, 2. taulan agertzen diren material-eskakizunak izan ditzake. Honako hauek dira zehaztapenean arreta eska dezaketen motak:
Tutueriaz gain, hoditeria-sistema osatzen duten elementu asko daude, hala nola, burdineria, balbulak, linea-ekipoak, etab. Elementu horietako asko kanalizazio batean bilduko diren arren, zehatz-mehatz eztabaidatzeko, horretarako eduki daitezkeen baino orrialde gehiago beharko dira.Artikulu hau.